Brevet FR2463304A1 — publié le 19810220

Dispositif de commande hydraulique pour un servomoteur, en particulier pour directions de véhicules. La présente invention concerne un dispositif de comman- de hydraulique pour un servomoteur, en particulier pour directions de véhicules, comportant un circuit de commande comprenant en série un dispositif de réglage de débit travaillant en fonction de la direction, avec deux conduites de commande et une soupape de commande, comportant également un circuit de travail comprenant en série un régulateur de pression et une soupape de travail, le régulateur de près- sion règlant la pression régnant entre lui-même et la sou- pape de travail (pression de suite)selon la pression régnant entre le dispositif de réglage de débit et la soupape de commande (pression de commande), et les entrées du circuit de commande et du circuit de travail étant reliées à une pompe par une soupape actionnée en fonction de la charge et leurs sorties étant reliées à une alimentation commune du servomoteur. Dans un dispositif de commande de l'art antérieur de ce type (brevet allemand 27 38 463), on utilise un dispositif de réglage de débit comprenant une soupape de réglage à étranglement alimentée par une pompe et à l'aval de laquelle est monté un moteur de mesure. Cette soupape à étranglement est ouverte par un premier élément actionné par un organe de réglage et fermée par un second élément commandé par le moteur de mesure. En fonction de la baisse de pression survenant au niveau de la soupape à étranglement, une sou- pape de priorité actionnée en fonction de la charge (load sensing) montée à l'aval est actionnée de manière à prélever le fluide de pression nécessaire à la direction et que le reste soit disponible pour un second dispositif utilisateur. Une soupape est montée dans chacune des conduites de com- mande du dispositif de réglage de débit. A chaque soupape de commande est associée une soupape de travail dans le circuit de travail. Pour réaliser le régulateur de pression, on utilise une balance de pression alimentant les deux branches du circuit de travail en fonction de la direction. Pour réaliser la régulation de la pression, les soupapes de commande et les soupapes de travail de ce système, il faut en tout cinq éléments coulissants, ce qui entraîne des dépenses importantes non seulement en ce qui concerne les éléments mobiles mais également les conduites de liaison et les conduites de pression de commande. Par ailleurs, et grâce au brevet US 35 61 488, on sait comment réunir la soupape de commande et la soupape de travail en prévoyant sur une périphérie commune les ouver- tures de commande de la soupape de travail et les ouvertures de commande de la soupape de commande, lesquelles coopèrent avec une gorge annulaire et libèrent respectivement des sections transversales de passage qui sont proportionnelles. Entre la pompe et la soupape de travail est montée une soupape de réduction de pression qui provoque une baisse de pression constante. Entre la pompe et la soupape de commande est monté un élément coulissant de réglage à l'aide duquel des sections transversales d'étranglement peuvent être réglées en fonction d'un signal de départ. L'ensemble de l'élément coulissant est d'une part soumis à la pression constante à l'arrière de la soupape de réduction de pression et d'autre part à la pression de commande. Dans ce cas, il n'est pas possible d'effectuer une régulation proportion- nelle au débit, en particulier du fait qu'il n'est pas possible,à l'aide de l'élément coulissant de réglage, de livrer un débit de commande jaugé. En ce qui concerne les dispositifs de commande hydrauli- ques à amplification, on sait également (brevet allemand 12 71 553) comment associer au servomoteur une soupape direc- tionnelle, ce qui permet de ne prévoir qu'une seule fois les éléments nécessaires à la soupape de commande, à la soupape de travail et au régulateur de pression. Dans un cas connu, c'est une pompe de commande qui sert au réglage du débit. Deux éléments coulissant séparés mais actionnés en commun constituent la soupape de commande et la soupape de travail. Le régulateur de pression est réalisé à l'aide d'un élément coulissant de référence et d'une soupape en dérivation. Dans ce cas également, les éléments coulissants et les conduites de liaison entraînent une dépense importante. L'invention se fixe pour but de créer un dispositif de commande hydraulique du type mentionné dans le préambule, grâce auquel on puisse régler et amplifier proportionnelle- ment un débit de commande, tout en pouvant réduire les dépenses entraînées par le régulateur de pression, la sou- pape de travail et la soupape de commande, y compris les conduites de liaison et de pression de commande nécessaires. Selon l'invention, ce but est atteint du fait que le régulateur de pression, la soupape de travail et la soupape de commande sont réunies en un bloc coulissant, une surface frontale de l'élément coulissant étant soumise à la pression de commande et son autre surface à la pression de suite tandis qu'une première gorge annulaire disposée dans le circuit de travail coopère avec des ouvertures de commande du régulateur de pression et qu'une seconde gorge annulaire commune au circuit de travail et au circuit de commande coopère avec des ouvertures de commande de la soupape de travail et des ouvertures de commande de la soupape de commande situées sur une périphérie commune, les ouvertures de commande de la soupape de travail étant reliées aux ouvertures de commande du régulateur de pression et libérant ensemble une section transversale de passage respectivement proportionnelle aux ouvertures de commande de la soupape de commande. Grâce à ce type de construction, il suffit d'un unique élément coulissant pour remplir les fonctions du régulateur de pression, de la soupape de travail et de la soupape de commande. La liaison entre le régulateur de pression et la soupape de travail peut être réalisée à l'intérieur de l'élément coulissant. Cette combinaison est possible du fait qu'un rapport constant de division de la pression règne entre le régulateur de pression et la soupape de travail qui sont parcourus par la même quantité de fluide de pression, à l'aide de la soupape qui est commandée-en fonction de la charge, la baisse de pression totale,dans le circuit de travail et le circuit de commande, Etant modifiée de manière que pour chaque pression de commande il y ait une position définie d'équilibre de l'élément coulissant. Comme par ailleurs les sections transversales de passage dans la soupape de travail et dans la soupape de commande sont mutuellement proportionnelles et comme la baisse de pression leur est égale, on obtient l'amplification désirée. Selon un mode de réalisation préféré, il est fait en sorte que l'élément coulissant du bloc comprenne, respecti- vement, des deux côtés des ouvertures de commande de la soupape de travail et des ouvertures de commande de la soupape de commande, une gorge distributrice de la soupape de travail et une gorge distributrice de la soupape de commande, lesquelles sont reliées par l'intermédiaire d'alé- sages en oblique aux canalisations radiales conduisant auxdites ouvertures de commande, et qu'il soit prévu un alésage axial parvenant jusqu'au côté frontal et duquel partent les canalisations radiales conduisant aux ouvertures de commande du régulateur de pression et les canalisations radiales conduisant à la gorge distributrice de la soupape de travail. L'alésage axial permet alors une liaison très simple entre le régulateur de pression et la soupape de travail d'une part et entre la surface frontale de l'élément coulissant qui est soumise à la pression de suite d'autre part. Il est avantageux que les ouvertures de commande de la soupape de travail libèrent ensemble une section transver- sale de passage plus importante que celle des ouvertures de commande du régulateur de pression. Ainsi, pour obtenir une amplification importante, on peut utiliser des ouvertures de commande de la soupape de travail relativement importantes sans que les ouvertures de commande du régulateur de pres- sion aient besoin d'être trop importantes. Quand on part d'ouvertures de commande de même importance, on obtient l'effet recherché par exemple en prévoyant pour le régula- teur de pression et pour la-soupape de commande le même nombre d'ouvertures de commande et pour la soupape de tra- vail un nombre double d'ouvertures de commande. Il est particulièrement avantageux d'associer au servo- moteur une soupape directionnelle dont l'entrée située du côté de la pression est reliée à la sortie commune du cir- cuit de travail et du circuit de commande et dont la sortie située du côté de la décharge est reliée au réservoir, et dont les chambres de pression de manoeuvre sont reliées chacune à une conduite de commande, la soupape de travail et la soupape de commande étant disposées dans une partie du circuit de travail ou du circuit de commande parcourue par le courant indépendamment de la direction. Quand on utilise la soupape directionnelle, on peut réaliser l'ensemble du dispositif de commande sous forme d'un unique bloc coulis- sant. En outre, il est inutile d'avoir recours à des mesures spéciales en ce qui concerne le fluide de pression en re- tour. Ceci permet de simplifier encore plus le dispositif. Il est également avantageux que la soupape de commande du dispositif de réglage de débit et que la soupape de travail soient montées à l'aval du régulateur de pression et que la conduite de commande laissant passer la pression la plus élevée puisse être reliée à la soupape de commande au moyen d'un dispositif de commutation. A l'aide du disposi- tif de commutation, il est possible de monter le dispositif de réglage de débit à l'amont de la soupape de commande, de manière à travailler à des pressions relativement réduites dans le dispositif de réglage de débit. Il n'est pas non plus nécessaire de prévoir un disposi- tif de commutation particulier. En fait, celui-ci peut être constitué par la soupape directionnelle. Sous ce rapport, il est avantageux que celle des conduites de commande qui laisse passer la pression la plus faible soit fermée par la soupape directionnelle. Si la soupape directionnelle doit être bloquée dans une position terminale et si le dispositif de réglage de débit est actionné en direction contraire, ceci conduit à une montée de la pression dans les chambres de pression de manoeuvre associées de la soupape direction- nelle, et il en résulte que l'élément coulissant qui a été bloqué finit par se dégager. Entre temps, on évite en outre qu'une quantité de fluide de commande soit envoyée à la soupape de commande et que le servomoteur soit placé à pleine puissance dans la fausse direction. L'invention sera maintenant décrite plus en détail à l'aide d'exemples de réalisation préférés avec référence aux dessins annexés dans lesquels: la fig. 1 est un schéma d'une première forme de réalisation, la fig. 2 est un schéma d'uneseconde forme de réalisa- tion, et la fig. 3 est un schéma d'une troisième forme de réa- lisation. Selon la fig. 1, on prévoit pour la commande de direc- tion d'un véhicule un dispositif de commande hydraulique 1. En modifiant la position d'un volant de direction 2, on actionne le piston 3 d'un servomoteur 4 en vue de régler les roues à diriger. En outre, et par l'intermédiaire d'une conduite 5, on peut y relier un autre dispositif utilisateur. Une pompe 6 aspire le fluide de pression d'un réservoir 7 et le place à une soupape de priorité 8 qui est action- née en fonction de la charge. Cette soupape comprend une sortie 9 destinée à[ l'alimentation du servomoteur 4 et une sortie 10 destinée à l'alimentation du dispositif utilisa- teur additionnel. L'élément coulissant 11 de la soupape de priorité est soumis d'une part à une extrémité frontale et par l'intermédiaire d'une conduite de pression de commande 12 à la pression régnant avant la soupape à étranglement réglable 13 disposée dans un dispositif de réglage de débit 14, et d'autre part, par l'intermédiaire d'une conduite de pression de commande 15, à la pression régnant à l'arrière de cette soupape à étranglement 13 et d'un ressort 16. Il en résulte qu'en fonction de ce que demande le dispositif de réglage de débit 14, le fluide de pression est envoyé par la sortie 9 alors que le reste est à la disposition du dispo- sitif utilisateur additionnel par la sortie 10. Le dispositif de commande comprend un circuit de travail 17 et un circuit de commande 18. Dans le circuit de travail sont prévus les uns à la suite des autres les éléments suivants: une soupape de retenue 19, un régulateur de pres- sion 20 et une soupape de travail 21. Dans le circuit de commande sont prévus le dispositif de réglage de débit 14 comprenant la soupape à étranglement réglable 13 et un moteur de mesure 22, par l'intermédiaire desquels et en fonction du sens de rotation du volant de direction 2 on alimente en fluide de pression l'une de deux conduites de commande 23 ou 24. Le fluide de pression parvient par l'intermédiaire de chambres de pression de manoeuvre 25 ou 26 d'une soupape directionnelle 27 et d'un dispositif de commutation 28 constitué respectivement par une gorge annu- laire 29 avec un front de commande 30 dans l'élément coulis- sant 31 de la soupape directionnelle ou par une gorge annu- laire 32-tt un front de commande 33. Il en résulte que le point de rassemblement 34 du circuit de commande est relié à celle des conduites de commande 23 ou 24 qui laisse passer la pression la plus élevée. Il y a ensuite une soupape de commande 35. Le circuit de commande et le circuit de travail possèdent une sortie commune 36 reliée aux deux entrées 37 et 38 de la soupape directionnelle qui comprend en outre une sortie 39 conduisant au réservoir 7 par l'intermédiaire d'une conduite 40. A la soupape directionnelle se raccordent deux conduites 41 et 41' du moteur, et il en résulte que le servomoteur reçoit toujours du fluide de pression par une conduite du moteur alors que l'autre conduite du moteur est reliée au réservoir 7. Le dessin représente en outre deux soupapes de remplissage 42 et 43 reliant les conduites 41 ou 41' du moteur à la conduite de retour 40, et deux soupapes de choc 44 et 45 permettant de réduire des surpressions dans le servomoteur quand ce dernier est soumis à des secousses provenant de l'extérieur. Un ressort de position neutre 46 ou 47 est en outre disposé dans -chacune des chambres de pression de manoeuvre 25 et 26. Le régulateur de pression 20, la soupape de travail 21 et la soupape de commande 35 sont rassemblés en un bloc coulissant 48. Celui-ci comprend un alésage 49 pourvu d'une première gorge annulaire 50 reliée à une conduite de travail 51 et une seconde gorge annulaire 52 reliée à la sortie 36. Un élément coulisant 53 comprend des ouvertures de commande 54 du régulateur de pression, qui coopèrent avec la première gorge annulaire 50, et sur la même périphérie des ouvertures de la soupape de travail et des ouvertures 56 de la soupape de commande qui coopèrent avec la seconde gorge annulaire 52. Sur les deux côtés des ouvertures de commande dernièrement mentionnées sont prévues une gorge distribu- trice 57 de la soupape de commande et une gorge distribu- trice 58 de la soupape de travail. Les deux sont en liaison par l'intermédiaire d'alésages obliques 59 ou 60 et de canalisations radiales 61 ou 62 avec les ouvertures de commande 56 et 55. La gorge distributrice 57 de la soupape de commande est en liaison avec le point de liaison commun 34 par l'intermédiaire d'une conduite 69. Une conduite de pression de commande 63 conduit à l'enceinte de pression de manoeuvre 64 sur l'un des côtés frontaux de l'élément cou- lissant 53. Un alésage axial 65 est en liaison avec la gorge annulaire 58 de la soupape de travail par l'intermédiaire de canalisations radiales 66 et avec les ouvertures de commande 54 du régulateur de pression par l'intermédiaire des cana- lisations radiales 67. Simultanément, on détermine une liaison avec l'enceinte de pression de manoeuvre 68 sur l'autre côté frontal de l'élément coulissant 53. Quand, en fonctionnement, le volant de direction 2 est tourné de manière que la pression soit appliquuée à la conduite de commande 23, l'élément coulissant 31 de la soupape directionnelle 27 est poussé dans sa position ter- minale de droite représentée sur la fig. 1. Simultanément, la pression de commande agit sur l'élément coulissant 53 dans l'enceinte de pression de manoeuvre 64. L'élément coulissant 53 est alors poussé vers la gauche et il en résulte que toutes les ouvertures de commande 54, 55 et 56 s'ouvrent. En outre, la baisse de pression dans la soupape à étranglement 13 du dispositif de réglage de débit qui ferme tout passage en position neutre provoque un déplacement vers une position définie de la soupape de priorité 8, ce qui entraîne une baisse de pression déterminée dans le circuit de travail et dans le circuit de commande. L'élément cou- lissant 53 assume une position d'équilibre dans laquelle la pression de suite régnant dans la chambre de pression de manoeuvre 68, c'est-à-dire la pression entre le régulateur de pression 20 et la soupape de travail 21, est égale à la pression de commande. Le fluide de pression est alors dirigé vers le côté gauche du servomoteur 4 par l'intermédiaire de la sortie commune 36 et de la soupape directionnelle 27, le fluide étant composé par le débit de commande déterminé par le dispositif de réglage de débit 14 et par un débit proportionnel amené par le circuit de travail 17. Le rapport volumétrique est obtenu par les dimensions en section trans- versale des ouvertures de commande 55 de la soupape de travail et des ouvertures de commande 56 de la soupape de commande. On peut choisir le rapport de division entre la baisse de pression au niveau du régulateur de pression 20 et de la baisse de pression au niveau de la soupape de travail 21 en donnant aux ouvertures de commande 54 du régulateur de pression et des ouvertures de commande 55 de la soupape de travail des dimensions appropriées. La forme de réalisation de la fig. 2 correspond large- ment à celle de la fig. 1. C'est pourquoi les mêmes r6fé- rences sont utilisées pour désigner les parties identiques La seule différence est que la commutation des conduites de commande 123 et 124 est déterminée au moyen d'une soupape de commutation particulière 69, et que des conduites de pres- sion de commande 70 et 71 parviennent aux enceintes de pression de manoeuvre 25 et 26 de la soupape directionnelle 27. Dans la forme de réalisation de la fig. 3, les mêmes références déjà utilisées aux fig. 1 et 2 sont reprises pour désigner les mêmes parties. Ce qui est différent est que les deux conduites de commande 223 et 224 débouchent respecti- vement par l'intermédiaire de soupapes de retenue 72 et 73 dans les conduites de travail 240 et 241 et que le bloc coulissant 248 est monté, en direction du courant, avant le dispositif de réglage de débit 214 dans le circuit de com- mande 218 et avant la soupape de retenue 219 dans le circuit de commande 217. Il en résulte que la soupape de travail 221 est également disposée avant le régulateur de pression 220. La soupape de commande 235 est également montée à l'amont du dispositif de réglage de débit 214. Le mode de fonctionne- ment est semblable à celui des fig. 1 et 2. Seule la pres- sion régnant dans le dispositif de réglage de débit 214 est située à un niveau plus élevé. Sur cette figure, on voit également qu'une partie 74 de la soupape à étranglement est réglée par l'organe de ma- noeuvre à main 2 et que l'autre partie 75 de la soupape à étranglement est commandée par le moteur de mesure 22. En outre, le dispositif de réglage de débit est court-circuité par une soupape de retenue 76 permettant éventuellement une aspiration additionnelle sur le côté de la pression. Dans tous les exemples de réalisation, on utilise un élément coulissant 53 dont les ouvertures de commande 54, 55 et 56 sont constituées sous forme d'embouchures d'alésages radiaux. Elles ont toutes la même section transversale. Il y a toujours deux ouvertures de commande 54 du régula- teur de pression, quatre ouvertures de commande 55 de la soupape de travail et deux ouvertures de commande 56 de la soupape de commande. Il en résulte que la baisse de pression au niveau des ouvertures de commande du régulateur de pres- sion est deux fois plus importante que celle régnant au niveau des ouvertures de commande de la soupape de travail et de la soupape de commande et que le débit du fluide de pression qui circule dans le circuit de travail est quatre fois plus important que le débit de commande. Les rapports entre ces débits peuvent d'ailleurs être différents. Au lieu d'ouvertures de commande rondes, on peut également réaliser des cavités sur la périphérie de l'élément coulissant 53 présentant une forme en section transversale différente et quelconque. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande hydraulique pour un servo- moteur, en particulier pour directions de véhicules, com- portant un circuit de commande comprenant en série un dis- positif de réglage de débit travaillant en fonction de la direction, avec deux conduites de commande et une soupape de commande, comportant également un circuit de travail com- prenant en série un régulateur de pression et une soupape de travail, le régulateur de pression règlant la pression régnant entre lui-même et la soupape de travail (pression de suite)selon la pression régnant entre le dispositif de r&- glage de débit et la soupape de commande (pression de commande) et les entrées du circuit de commande et du cir- cuit de travail étant reliées à une pompe par une soupape actionnée en fonction de la charge et leurs sorties étant reliées à une alimentation commune du servomoteur, caracté- risé en ce que le régulateur de pression (20, 220), la soupape de travail (21, 221) et la soupape de commande (35, 235) sont réunies en un bloc coulissant (48, 248), une surface frontale de l'élément coulissant (53) étant soumise à la pression de commande et son autre surface à la pression de suite tandis qu'une première gorge annulaire (50) dispo- sée dans le circuit de travail (17, 217) coopère avec des ouvertures de commande (54) du régulateur de pression et qu'une seconde gorge annulaire (52) commune au circuit de travail et au circuit de commande (17, 18; 217, 218) coopère avec des ouvertures de commande (55) de la soupape de tra- vail et des ouvertures de commande (56) de la soupape de commande situées sur une périphérie commune, les ouvertures de commande de la soupape de travail étant reliées aux ouvertures de commande du régulateur de pression et libérant ensemble une section transversale de passage respective proportionnelle aux ouvertures de commande de la soupape de commande. 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément coulissant (53) du bloc (48) comprend respectivement sur les deux côtés des ouver- tures de commande (55) de la soupape de travail et des ouvertures de commande (56) de la soupape de commande, une gorge distributrice (58) de la soupape de travail et une gorge distributrice (57) de la soupape de commande, les deux étant reliées par l'intermédiaire d'alésages obliques (59, ) à des canalisations radiales (61, 62) conduisant aux- dites ouvertures de commande et en ce qu'il est prévu un alésage axial (65) s'étendant jusqu'au côté frontal et duquel partent des canalisations radiales (67) conduisant aux ouvertures de commande (54) de régulation de pression et des canalisations radiales (66) conduisant à la gorge dis- tributrice de la soupape de travail. 3. Dispositif de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les ouvertures de commande (55) de la soupape de travail libèrent en commun une section transver- sale de passage plus importante que les ouvertures de com- mande (54) du régulateur de pression. 4. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est associé au servomoteur (4) une soupape directionnelle (27) dont l'en- trée (37, 38) située du côté de la pression est reliée à la sortie commune (36) du circuit de travail et du circuit de commande (17, 18; 217, 218), dont la sortie (39) située du côté de la décharge est reliée au réservoir (7) et dont les chambres de pression de manoeuvre (25, 26) sont reliées respectivement à une conduite de commande (23, 24; 223, 224), et en ce que la soupape de travail (21, 221) et la soupape de commande (35, 235) sont disposées sur une partie du circuit de travail ou du circuit de commande (17, 18; 217, 218) parcourue par le courant indépendamment de la di- rection. 5. Dispositif de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que la soupape de commande (35) du dispo- sitif de réglage de quantité (14) et la soupape de travail (21) sont montées à l'aval du régulateur de pression (20) et en ce que la conduite de commande (23, 24) laissant passer la pression la plus élevée peut être reliée à la soupape de commande par l'intermédiaire d'un dispositif de commutation (28, 69). 6. Dispositif de commande selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de commutation (28) est constitue par la soupape directionnelle (27). 7. Dispositif de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que celle des conduites de commande (23, 24) qui achemine la pression la plus faible est fermée par la soupape directionnelle (27).