Brevet FR2468286A1 — publié le 19810508

La présente invention concerne un dispositif de transformation d'une force à estimer en une pression hydraulique qui en dépend notamment pour la régulation hydraulique d'un dispositif de levage de véhicule agricole, avec un vérin hydraulique dont le piston est sollicité dans un sens par la force à estimer et par une force de précontrainte et dans le sens opposé, par la pression hydraulique, le coté du piston soumis à la pression délimitant une chambre qui est en liaison avec une source de fluide sous pression d'où un courant de fluide est amené à un réservoir. On connait déjà un tel dispositif à partir du brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 990 520 dans lequel on utilise essentiellement comme convertisseur de mesure un vérin dans la chambre duquel une pompe introduit lthuile de commande par une soupape de retenue déblocable. ta chambre sous pression du vérin est en outre déchargée vers un réservoir au travers de la chambre de pression d'un dispositif à servocommande et au travers d'un étranglement fixe. Le piston du vérin, qui comporte un poussoir de déverrouillage de la soupape de retendue, est poussé d'une part par la pression dans la chambre de pression et d'autre part par la force à estimer et la force d'un ressort mécanique. L'inconvénient de ce dispositif est que le vérin est relié au dispositif à servocommande à peu près uniquement par une timonerie hydraulique. La soupape de retenue dans le vérin peut exécuter seulement une fonction d'ouverture et de fermeture, de sorte que dans ce cas une conversion de mesure en continu est difficile à atteindre. En outre, ce dispositif est de construction relativement complexe, car elle nécessite une soupape de retenue deverrouillable, un poussoir associé sur le piston ainsi qu'un ressort mécanique.De plus, les forces de pression doivent etre absorbées par le ressort dans la chambre du vérin; ce ressort doit donc être très robuste et sa réalisation est donc chère. On connaît également à partir du brevet des Etats-Unis d'S.merique 4 085 816 un dispositif hydraulique de régula- tion d'appareil de levage sur un tracteur, dans lequel on utilise comme convertisseur de mesure un ressort mécanique sous la forme d'une barre de torsion. A laide de celle-ci la force subie par un bras est transformée en un ddplacement qui est utilisé pour actionner une soupape à étranglement. L'inconvénient de ce dispositif est la dépense élevée pour le ressort avec lequel les forces de travail relativement grandes sont d'abord converties en un déplacement qui ne peut être transformé en pression hydraulique que par l'intermédiaire d'une soupape d'étranglement.A côté de cette complexité mécanique élevée, un autre inconvénient vient de ce que la soupape à étranglement commande elle-même une liaison entre l'appareil de levage et un retour et qu'elle se trouve ainsi directement dans le circuit hydraulique de travail. Le dispositif de l'invention est caractérisé en ce que, dans le débit de fluide allant de la source de fluide au réservoir, on a branché un point d'étranglement qui se trouve en aval de la chambre de pression et qui peut être déplacé en fonction du mouvement du piston, et en ce qu'on a placé dans le courant de fluide, en série avec le point d'étranglement et en aval de celui-ci une soupape de maintien de pression dont le coté alimentation est en liaison avec une deuxième chambre sous pression sur le piston. Grâce à cette caractéristique, le dispositif de l'invention présente l'avantage de ne partir d'aucun élément élastique mécanique et de permettre ainsi une conversion de mesure en continu. En outre, elle favorise un mode de travail sans oscillation du dispositif de régulation de l'appareil de levage. De plus, elle est de construction relativement simple, elle est par conséquent peu coûteuse et peut être mise en oeuvre directement dans des portions de timonerie transmettant des forces. De plus, elle peut être utilisée de façon particulièrement avantageuse dans des dispositifs entièrement hydrauliques de régulation d'appareil de levage. Selon une caractéristique particulière, le point d'étranglement est constitue'par un chanfrein de commande fine qui se trouve dans le carter du vérin et qui peut être recouvert par le piston. Du fait que le point d'étranglement est intégré dans le vérin, on obtient un montage particulièrement simple et compact du dispositif. Selon une autre caractéristique particulière, le point d'étranglement est constitué par une soupape d'étranglement spéciale dont l'élément d'étranglement est couplé avec le piston recevant la force à estimer. Grâce à cette caractéristique, on obtient un dispositif robuste et fonctionnant de façon particulièrement précise. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se reportant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente un premier dispositif de conversion de mesure pour le système hydraulique de régulation de charrue d'un tracteur, en représentation simplifiée ; et - la figure 2 représente un deuxième exemple de réalisation du dispositif de conversion de mesure. Sur la figure 1, une charrue 10 est fixée par une suspension en trois points courante 11, à l'aide d'un bras supérieur 12 etdMn bras inférieur 13, au châssis 14 d'un tracteur non représenté en détail. Dans le bras inférieur 13, on a inséré un vérin hydraulique 15 à double effet qui constitue une partie du dispositif 16 de conversion de mesure. Le vérin 15 possède un carter 17 qui est articulé au chassis 14, ainsi qu'un piston différentiel 18 dont la tige associée 19 constitue une partie du bras inférieur 13 et agit sur la charrue 10. Au carter 17 est articulée en outre une tige de levage 21 qui est en liaison fonctionnelle, à l'aide d'un bras de levage 22, avec un élément moteur 23.A la petite surface active du piston différentiel 18, on a associé dans le vérin 15 une première chambre de pression 24 qui, par l'intermédiaire d'un premier raccordement 25 et d'une tubulure 26, est en liaison avec la sortie d'une pompe 27 à huile de commande. De plus, on a prévu sur le carter 17 du vérin 15 un deuxième raccordement 28 auquel est associé un point d'étranglement 29. Celui-ci est constitué par un biseau allongé de commande fine dans le carter 17 ainsi que par le piston différentiel 18 qui passe au-dessus du biseau et rend ainsi réglable le point d'étranglement 29. Celui-ci est constitué de façon que sa section droite diminue quand la tige de piston 19 sort et qu'elle augmente quand la tige rentre. Dans une deuxième tubulure de retour 33 entre le second raccordement 28 et un réservoir 31, on a branché une soupape 33 de maintien de pression. ta pression dans la tubulure 32 en aval de la soupape 33 est amenée par un troisième raccordement 34 à une deuxième chambre de pression 35 qui est associée à la grande surface active du piston 18. La chambre remplie de fluide du moteur 23 est en liaison par une tubulure 36 avec la sortie d'une soupape de régulation 37 connue en soi, à laquelle est raccordée en outre une source de fluide 38 ainsi qu'un retour 39. Le tiroir de la soupape de régulation 37 est centré par un ressort et il est sollicité par les pressions d'un générateur de consigne hydromécanique 41 et de la tubulure 26. Le mode de fonctionnement du dispositif 16 pour la conversion des mesures est expliqué ci-après en liaison avec la régulation de la force de traction sur la charrue 10 : sur le géné- rateur de consigne 41, on choisit une grandeur déterminée de la force de traction sur la charrue 10. On suppose qu'il règne un état d'équilibre dans lequel la pression dans le générateur de consigne 41 est aussi grande que la pression dans la tubulure 26. Le tiroir de commande de la soupape 37 se trouve alors dans la position médiane dessinée et il bloque hydrauliquement le moteur 23. Celui-ci, par l'intermédiaire du bras 22 et de la tige 21, maintient le bras inférieur 13 dans une position telle que la charrue 10 plongeant dans le sol subit une force de traction dont la grandeur correspond à la valeur réglée au générateur 41.De la pompe 27, il s'écoule un courant de fluide permanent par la tubulure 26, la première chambre de pression 24 dans le vérin 15, le point d'étranglement 29, le deuxième raccordement 28, la tubulure de retour 32 et la soupape de maintien 33, en direction du réservoir 31. La force de traction sur la charrue 10 produit une force proportionnelle dans le bras inférieur, laquelle agit par la tige de piston 19 sur le piston18. En conséquence, ce piston 18 agit plus ou moins fortement sur le biseau de commande fine du point d'étranglement 2 , de sorte qu'une pression s'établit dans la première chambre 24. Cette pression dans la première chambre 24 est comme on le voit en considérant l'action de la soupape 33, toujours proportionnelle à la force de traction agissant sur la charrue 10. Mais en outre, la grande surface active du piston 18 dans la deuxième chambre 35 subit une force de précontrainte dont la grandeur dépend de la valeur réglée sur la soupape de maintien 33. Ainsi, le dispositif 16 de conversion de mesure reste efficace même si la force de traction agissant sur la charrue 10 est négative, c'est-à-dire si à la place de la force de traction, c'est une force de pression qui agit sur la charrue 10.Indépendamment du fait que c'est une force de traction ou de pression, la pression dans la première chambre 24 est toujours étranglée de façon que sa grandeur soit proportionnelle à la somme de la force de travail et de la force de précontrainte sur le piston 18. Comme la force de précontrainte reste constante, du fait que la soupape 33 a été réglée à une valeur constante, la variation de pression dans la première chambre 24 est toujours proportionnelle à la variation de force de travail agissant sur le piston 18. Le dispositif 16 fonctionne d'après une caractéristique linéaire et transforme ainsi une force agissant dans le bras inférieur 13 en une pression correspondante dans la tubulure 26. Si la force de traction exercée sur la charrue 10 et par suite la force de travail exercée sur le piston 18 dépassent la valeur réglée sur le générateur de consigne 41, l'étranglement réglable 29 est augmenté par le piston 18. Cela augmente la pression accumulée dans la première chambre 24 et agissant par la tubulure 26 sur le tiroir de la soupape de régulation 37. Ce tiroir est alors déplacé de façon que le fluide s'écoule de la pompe de réglage 38 vers le moteur 23 au travers de la soupape 37 et de la tubulure 36. Par l'intermédiaire du bras 22, de la tige 21 et de la suspension en trois points 11, le moteur 23 souleve la charrue 10 jusqu'à ce que la pression dans la tubulure 26, en tant que valeur réelle en retour, corresponde à la valeur de consigne réglée et que l'équilibre se rétablisse. Si la force de traction sur la charrue 10 diminue, ainsi, par conséquent, que la force de travail sur le piston 18, ou bien même si la force de traction 10 sur la charrue devient négative, il s'établit de façon appropriée une pression d'accumulation plus faible dans la première chambre 24. Par suite, la soupape 37 est disposée de façon que le fluide s'écoule du moteur 23 au retour 39 par l'intermédiaire de la tubulure 36 et de la soupape 37. Par l'intermédiaire du bras 22 et de la suspension 11, la charrue est enfoncée plus profondément dans le sol, jusqu'S ce que la force de traction qui lui est appliquée corresponde à la valeur réglée sur le générateur 41. Avec le présent dispositif 16, on peut ainsi réaliser de façon avantageuse une régulation du dispositif de levage dans des véhicules agricoles, régulation dans laquelle le vérin 15 servant de convertisseur de mesure proprement dit est utilisé directement pour subir les forces de travail. Ainsi, il est réalisable non seulement avec un montage simple, mais également sans adjonction d'un ressort mécanique. Le dispositif 16 convient donc surtout pour la mise- en oeuvre dans des systèmes de régulation totalement hydrauliques parce qu il fournit comme valeur de mesure une pression hydraulique qui peut être traitée directement. La figure 2 représente un deuxième dispositif 50 qui se distingue du dispositif 16 de la figure 1 comme on le décrit ci-après, les mêmes éléments portant les mêmes repères. Dans le dispositif 50, le point d'étranglement 29 est réalisé dans une soupape particulière à étranglement 51 dont le tiroir 52 est couplé mécaniquement par une tige transversale 53 avec la tige de piston 19 du vérin 54. La soupape 51 est reliée en amont par la tubulure 26 avec la pompe 27, alors qu'en aval, la tubulure de retour 32 mène au réservoir 31 au travers de la soupape 33. La pression en amont du point d'étranglement 29 agit par le premier raccordement 25 dans la première chambre 24 du vérin 54. Le mode de fonctionnement du dispositif 50 de la figure 2 est en principe le même que celui du dispositif 16. Pour un tel dispositif, on peut utiliser les mêmes bases de montage; dans ce mode de montage, on peut utiliser comme soupape à étranglement et comme vérin séparé de celle-ci des éléments existants, Le dispositif indiqué pour la conversion des mesures n'est pas limité à l'utilisation dans des systèmes de régulation de charrue, mais il peut être utilisé de façon très générale dans d'autres régulations de système de levage de véhicule agricole dans lesquelles on rencontre les mêmes problèmes. I1 est également possible d'associer le biseau de commande fine du point d'étranglement 29 à la tige de piston 19 du vérin. De même le dispositif n'est pas limité non plus à l'utilisation indiquée du vérin 15 dans le bras inférieur; en inversant le sens des forces, un vérin adapté en conséquence peut être disposé sans difficultés dans le bras supérieur d'une suspension en trois points. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transformation d'une force à estimer en une pression hydraulique qui en dépend, notamment pour la régulation hydraulique d'un dispositif de levage de véhicule agricole, avec un vérin hydraulique dont le piston est sollicité dans un sens par la force à estimer et par une force de précontrainte et, dans le sens opposé, par la pression hydraulique, le coté du piston soumis à la pression délimitant une chambre qui est en liaison avec une source de fluide sous pression d'où un courant de fluide est amené à un réservoir, caractérisé en ce que dans le débit de fluide allant de la source de fluide (27) au réservoir (31), on a branché un point d'étranglement (29) qui se trouve en aval de la chambre de pression (24) et qui peut être déplacé en fonction du mouvement du piston (18), et en ce qu'on a placé dans le courant de fluide, en série avec le point d'étranglement (29) et en aval de celui-ci une soupape de maintien de pression (33) dont le cêté alimentation est en liaison avec une deuxième chambre sous pression (35) sur le piston (18). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le point d'étranglement (29) est constitué par un chanfrein de commande fine qui se trouve dans le carter (17) du vérin (15) et qui peut être recouvert par le piston (18). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le débit de fluide amené au réservoir est entraîné au travers de la première chambre de pression (24) et du point d'étranglement (29) vers la soupape de maintien de pression (33) 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le point d'étranglement est constitué par une soupape d'étranglement spéciale (51) dont l'élément d'étranglement (52) est couplé avec le piston (18) recevant la force à estimer. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la soupape à étranglement (51) est couplée mécaniquement au piston (18). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la première chambre de pression (24) a une liaison avec le courant de fluide en amont de la soupape à étranglement (51), et en ce que la deuxième chambre de pression (35) a une liaison avec le fluide en aval de celle-ci.