Brevet FR2476242A1 — publié le 19810821

L'invention concerne des perfectionnements aux appareils hydrauliques du type dans lequel un accu- mulateur hydraulique est chargé en fluide hydraulique sous pression au moyen d'une pompe hydraulique qui l'as- pire d'un réservoir, et dans lequel une soupape de dé- charge disposée dans un tuyau d'alimentation entre la pompe et l'accumulateur agit de manière à empêcher une surcharge de l'accumulateur et à permettre à la pompe de recharger l'accumulateur si la pression emmagasinée dans celuici vient à tomber en dessous d'une valeur minimale désirée. L'invention concerne plus particuliè- rement des perfectionnements aux soupapes de décharge pour appareils hydrauliques de ce type. Le terme "accumulateur hydraulique" employé ici désigne toute chambre de pression dans laquelle du fluide hydraulique est emmagasiné à haute pression. Par exemple, une telle chambre de pression peut englober celle d'une jambe de suspension hydraulique. Dans la demande de brevet britannique nO 2 037 016 A de la Demanderesse est décrit un appareil hydraulique de ce genre dans lequel la soupape de déchar- ge comporte une soupape de commande et un organe asservi à la pression qui répond à la pression de fluide sous la dépendance de la soupape de commande, cette dernière comprenant un obturateur qui peut se mouvoir entre une première position o l'accumulateur est isolé de l'or- gane asservi de sorte que la pression de la pompe est fournie à l'accumulateur et une deuxième position o la pression de fluide venant de l'accumulateur ou de la pompe peut agir sur l'organe asservi de manière à le mettre en action pour décharger la pompe, des moyens élastiques sollicitant l'obturateur vers la première position à l'encontre de la pression de commande qui règne dans une chambre de commande dans laquelle du flui- de est refoulé à travers une première soupape anti- retour, une deuxième- soupape étant branchée entre l'en- trée de la première soupape anti-retour et un orifice d'échappement relié au réservoir, la deuxième soupape étant ouverte par l'organe asservi à un point de coupure de sorte que le débit de la pompe est ramené directement au réservoir, l'organe asservi comprenant un piston mo- nobloc ayant un prolongement de diamètre réduit pouvant coopérer avec l'obturateur de la deuxième soupape pour l'écarter d'un siège complémentaire au point de coupure. Etant donné que l'organe asservi selon la de- mande de brevet citée comprend un piston monobloc, le tO volume du fluide nécessaire pour faire avancer celui- ci dans son alésage afin d'ouvrir la deuxième soupape est égal à l'aire du piston multipliée par sa course. Quand l'accumulateur est relativement petit, un tel vo- lume de fluide peut représenter une proportion notable de la capacité de l'accumulateur, ce qui fait que la pression du fluide restant dans l'accumulateur tombe à un niveau notablement inférieur à la pression nominale de coupure. Cela réduit la gamme de fonctionnement ef- fective de la soupape de décharge. L'aire du piston est régie par la grandeur des forces qui agissent de manière à fermer la deuxième soupape et qu'il faut surmonter. La course du piston ne peut pas être réduite,-car alors l'écoulement libre du fluide, de et vers le réservoir, lorsque la soupape de décharge est à l'état non chargé, serait entravé. Selon l'invention, dans un appareil hydrauli- que du type défini plus haut, la soupape de décharge comporte une soupape de commande et un organe asservi à la pression qui répond à la pression de fluide sous la dépendance de la soupape de commande, laquelle com- prend un obturateur qui peut se mouvoir entre une pre- mière position o l'accumulateur est isolé de l'organe asservi de sorte que la pression de la pompe est four- nie à l'accumulateur et une deuxième position o la pres- sion de fluide provenant de l'accumulateur ou de la pompe peut agir sur l'organe asservi pour le mettre en action de manière à décharger-la pompe, des moyens élastiques sollicitant l'obturateur de la soupape de commande vers la première position à l'encontre de la pression de com- mande qui règne dans une chambre de commande dans laquel- le du fluide est refoulé à travers une première soupape anti-retour, une deuxième soupape étant branchée entre l'entrée de la première soupape anti-retour et un ori- fice d'échappement relié au réservoir, la deuxième sou- pape étant ouverte par l'organe asservi à un point de coupure de sorte que le débit de la pompe est ramené directement au réservoir, appareil caractérisé en ce que l'organe asservi comprend un ensemble de piston avec des parties intérieure et extérieure de piston concen- triques relativement mobiles en direction axiale, la partie intérieure pouvant s'appliquer à un obturateur de la deuxième soupape pour l'écarter d'un siège complé- mentaire au point de coupure et la partie extérieure pouvant coopérer avec la partie intérieure dans le sens voulu pour ouvrir la deuxième soupape, en combinaison avec une butée servant à arrêter le mouvement de la par- tie extérieure de piston en direction de la deuxième soupape une fois que l'obturateur s'est écarté du siège, après quoi la partie intérieure de piston peut se mou- voir relativement à la partie extérieure de piston pour écarter davantage l'obturateur du siège. Donc, initialement, la pression provenant de l'accumulateur agit sur l'aire totale de l'organe asser- vi, 'est-.à-dire sur l'aire totale des parties intérieu- As exterieure re/de piston, de manière à engendrer une force notable qui est nécessaire pour écarter l'obturateur du siège. la différence de pression qui agit de part et d'autre de l'obturateur diminue alors de sorte qu'une plus petite force, comprenant la pression de l'accumulateur qui agit sur l'aire de la partie intérieure de piston, suffit à ouvrir complètement la deuxième soupape. Il s'ensuit que le volume de fluide nécessaire pour ouvrir la deuxième soupape est conservé, car une fois l'obturateur écarté du siège, le volume de fluide nécessaire pour compléter le mouvement d'ouverture est égal au produit de l'aire de la partie intérieure de piston par sa course. Un mode d'exécution de l'invention est illus- tré par les dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue en coupe longitudina- le d'un ensemble combiné de soupape de décharge et de pompe; la figure 2 une vue en coupe longitudinale prise à 900 de la figure 1; la figure 3 une vue en coupe à plus grande échelle de la deuxième soupape incorporée à l'ensemble de la figure 1; la figure 4 est similaire à la figure 3, l'ob- turateur étant écarté du siège; la figure 5 est similaire aux figures 3 et 4, la deuxième soupape étant toutefois complètement ou- verte. Dans l'ensemble combiné de soupape de déchar- ge et de pompe représenté sur les dessins, une pompe 1, une soupape de commande 2 et un organe asservi à la pression 3 sont intégrés dans un logement commun 4. La pompe 1 comprend un plongeur 5 qui va et vient dans un alésage 6 du corps 4 à l'encontre de la force d'un ressort 7, sous l'action d'une came excentri- que 8 montée sur un arbre transversal 9 convenablement entratné par le moteur du véhicule. - La soupape de commande 2 comprend un tiroir fonctionnant dans un alésage 1.1 prévu dans un organe de fermeture 12 adjoint à l'extrémité ouverte d'un-alé- sage borgne 13 prévu dans le corps 4 et parallèle à l'a- lésage 6. le tiroir 10 comprend une première portée 14 de longueur notable qui se termine à l'extrémité exté- rieure du tiroir et une deuxième portée 15 espacée de la première. La deuxième portée 15 est disposée sur le côté intérieur d'un orifice resserré 16 de la paroi de l'organe de fermeture 12 quand le tiroir 10 est solli- cité dans une première position pratiquement alignée sur l'extrémité extérieure de l'organe de fermeture 12, sous l'action d'un seul ressort 17. L'extrémité intérieu- re du ressort 17 agit sur le tiroir 10 par une butée en chapeau 18 et son extrémité extÉrieure bute contre un chapeau d'extrémité étanche 19. L'alésage 13 a une forme en gradin. Une partie de plus grande aire de l'alésage 13 loge deux soupapes anti-retour à ressort 20 et 21 disposées en série et qui s'ouvrent et se forment dans des sens correspondants et l'organe asservi à la pression 3 comprend un ensemble de piston qui agit dans la partie terminale intérieure d'ai- re plus petite de l'alésage 13 et est rappelé par un ressort 22 jusqu'à une butée du corps 4. L'ensemble de piston 3 comprend des parties intérieure et extérieure de piston concentriques 35 et 36, la partie extérieure 36 fonctionnant dans la partie intérieure de l'alésage 13 et la partie intérieure 35 à travers un alésage 37 de la partie extérieure 36. Un joint annulaire 38 assure l'étanchéité entre la partie extérieure 36 et l'alésage 13 et entre la partie extérieure 36 et la partie inté- rieure 35. Un rebord 39 de l'extrémité de la partie in- térieure 35, voisin de la soupape anti-retour 21, subit l'action du ressort de rappel 22 qui contraint la partie intérieure 35 à s'appliquer contre la butée du corps 4 et le rebord 39 agit sur la partie extérieure 36, la sollicitant vers une position rétractée équivalente o la partie extérieure 36 est écartée à une distance déter- minée d'une butée radiale 40 formée par un carter 41 de la soupape antiretour 21. L'extrémité intérieure libre de la partie intérieure 35 comprend un palpeur 42 de diamètre réduit servant à écarter de son siège 44 l'ob- turateur 43 de la soupape anti-retour 21. Dans la position rétractée représentée sur la figure 3, la distance-entre la butée 40 et la partie extérieure 36 est légèrement plus grande que la distance entre le palpeur 42 et l'obturateur 43. Une chambre 23, définie entre l'organe de fer- meture 12 et la paroi de l'alésage 13 et dans laquelle débouche l'orifice 16, est reliée, par des passages lon- gitudinal et transversal 24 et 25, à l'extrémité de l'a- lésage 13 au voisinage de son extrémité fermée, de sorte que l'ensemble de piston 3 est exposé, à cette extrémi- té, à la pression qui règne dans la chambre 23. Une chambre de commande 26 définie entre la -soupape anti-retour 20 et l'organe de fermeture 12, est conçue pour être reliée à un accumulateur 45 par un ori- fice de sortie 27 et l'extrémité intérieure du tiroir est soumise à la pression de cette chambre 26. Une chambre de pompe 28 située à l'extrémité de l'alésage 6 qui est opposée à la came 8 est reliée à un espace 29 entre les soupapes antiretour 20 et 21 par un passage 30. Enfin, un orifice d'échappement 31, assurant la liaison avec un réservoir à fluide hydraulique 46, est relié à une chambre 47 située entre l'ensemble de piston 3 et la soupape anti-retour 21 et est reliée à l'intérieur du chapeau d'extrémité 19 par un passage in- térieur 32. Dans une position normale inactive et dépourvue de pression, représentée sur les figures 1 à 3, les deux soupapes anti-retour 20 et 21 sont fermées et le tiroir est dans une première position o la portée 15 isole la chambre de commande 26 de l'orifice 16. Dans cette position, la chambre 23 est reliée à l'intérieur du cha- peau d'extrémité 19 par un passage 34 de l'organe de fermeture 12 de sorte que la chambre 23 est à la pression atmosphérique du réservoir. Quand la pompe est mise en oeuvre, la course d'aspiration du piston 5, sous l'effet de la sollicita- tion du ressort 7, pompe du fluide du réservoir 46 dans l'alésage 6 en passant par la chambre 47, la soupape anti-retour 21, l'espace 29 et le passage 30, tandis que la soupape anti-retour 20 reste fermée. La course de refoulement du piston 5 sous l'action de la came 8 pompe à nouveau du fluide par le passage 30, la valve 20 et la chambre de commande 26, vers l'accumulateur 45. La pression de l'accumulateur 45 augmente jus- qu'à ce que la pression égale régnant dans la chambre de commande, agissant sur l'extrémit4 intérieure du tiroir , soit suffisante, à un point de coupure qui est par exemple de 6,9 MPa, pour déplacer axialement le tiroir 10 à l'encontre du ressort 17. Ce mouvement ferme l'ori- fice 16 et isole la chambre 23 du réservoir 46. Au fur et à mesure que la pression de l'accu- mulateur 45 augmente, le tiroir 10 poursuit son mouvement dans le même sens à l'encontre du ressort 17 jusqu'à ce que soit atteinte une pression de coupure, par exemple de 9,3 MPa, qui est déterminée par la raideur et la pré- charge du ressort 17. A ce stade, la portée 15 dégage l'orifice 16 de sorte que l'extrémité fermée de l'alésa- ge 13 est reliée à la chambre 26 par l'orifice 16. L'en- semble de piston 3 est donc soumis à la pression de l'ac- cumulateur 45 qui agit sur les parties intérieure et extérieure 35 et 36, les faisant avancer ensemble dans l'alésage 13. Cette pression s'accumule lentement à cause de l'orifice 16. Le 'palpeur 42 s'applique à l'obturateur 43 et l'écarte du siège 44 de sorte que la différence de pression agissant de part et d'autre de l'obturateur 43 diminue (figure 4). Après un petit mouvement supplé- mentaire de l'ensemble de piston 3 dans le même sens, le mouvement de la partie extérieure 36 est arrêté par la butée 40 mais la partie intérieure 35 peut ouvrir complètement la soupape 21 en coulissant à l'intérieur de la partie extérieure 36 (figure 5). Ensuite, la force d'ouverture effective appliquée à l'obturateur 43 pour achever le mouvement d'ouverture est notablement réduite, car elle est alors constituée de la pression de l'accu- mulateur, agissant seulement sur l'aire de la partie in- térieure 35. L'ouverture de la soupape 21 a donc pour effet de décharger la pompe. Ensuite, la pompe se contente d'aspirer du fluide du réservoir et de l'y renvoyer, étant seulement sollicitée par son ressort de rappel 7. Etant donné l'effet de l'orifice 16 sur la vitesse de mouvement de l'ensemble de piston 3, la pompe peut effectuer plusieurs courses de refoulement avant que l'ensemble de piston 3 ne puisse ouvrir la soupape 21. Au fur et à mesure que la pression appliquée à l'accumulateur diminue en service, le tiroir 10 se déplace progressivement en direction des soupapes 20 et 21 sous l'action du ressort 17 et après un petit mou- vement, la portée 15 ferme l'orifice 16, isolant la cham- bre de commande 26 de l'extrémité fermée de l'alésage 13. Du fluide est alors emprisonné dans la chambre 23 et les passages 24 et 25, empêchant l'ensemble de piston 3 de retourner à sa position primitive jusqu'à ce que soit atteinte une pression de coupure, lorsque le tiroir 10 est revenu à sa position primitive o la chambre 23 est à nouveau reliée au réservoir 46 par l'espacement entre les deux portées 14 et 15 et par le passage 34. L'ensemble de piston 3 est alors ramené à sa position primitive par le ressort 22 et la soupape 21 se ferme. Dans une variante, la pompe peut être séparée de la soupape de commande 2, par exemple comme décrit dans la demande de brevet britannique nO 2 037 016 A. Dans une telle variante, on peut se dispenser du ressort 22, l'ensemble de piston 3 étant rappelé par le ressort de soupape. REVENDIA TIONS 1. Appareil hydraulique comprenant un réser- voir destiné à contenir du fluide hydraulique, un accu- mulateur hydraulique, une pompe hydraulique qui aspire du fluide du réservoir et amène du fluide sous pression à l'accumulateur et une soupape de décharge disposée dans un tuyau d'alimentation entre la pompe et l'accumu- lateur et agissant de manière à empêcher une surcharge de l'accumulateur et à permettre à la pompe de recharger l'accumulateur si la pression emmagasinée dans celui-ci tombe en dessous d'une valeur minimale désirée, appareil dans lequel la soupape de décharge comporte une soupape de commande et un organe asservi à la pression qui répond à la pression de fluide sous la dépendance de la soupape de commande, laquelle comprend un obturateur qui peut se mouvoir entre une première position o l'accumulateur est isolé de l'organe asservi de sorte que la pression de la pompe est fournie à l'accumulateur et une deuxième position o la pression de fluide provenant de l'accumu- lateur ou de la pompe peut agir sur l'organe asservi pour le mettre en action de manière à décharger la pompe, des moyens élastiques sollicitant l'obturateur de la sou- pape de commande vers la première position à l'encontre de la pression de commande qui règne dans une chambre de commande dans laquelle du fluide est refoulé à travers une première soupape anti-retour, une deuxième soupape étant branchée entre l'entrée de la première soupape anti-retour et un orifice d'échappement relié au réser- voir, la deuxième soupape étant ouverte par l'organe asservi à un point de coupure de sorte que le débit de la pompe est ramené directement au réservoir, appareil caractérisé en ce que l'organe asservi (3) comprend un ensemble de piston avec des parties intérieure et exté- -rieure de piston concentriques(35, 36) relativement mobi- les en direction axiale, la partie intérieure (35) pouvant s'appliquer à un obturateur (43) de la deuxième soupape (21) pour l'écarter d'un siège complémentaire (44) au point de coupure et la partie extérieure (36) pouvant coopérer avec la partie intérieure (35) dans le sens voulu pour ouvrir la deuxième soupape (21), en combinaison avec une butée (40) servant à arrêter le mouvement de la partie extérieure de piston (36) en direction de la deu- xième soupape (21) une fois que l'obturateur (43) s'est écarté du siège (44), après quoi la partie intérieure de piston (35) peut se mouvoir relativement à la partie ex- térieure de piston (36) pour écarter davantage l'obtu- rateur (43) du siège (44). 2. Appareil selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les première et deuxième soupapes (20, 21) et l'ensemble de piston (3) sont logés dans un alésa- ge commun (13) de forme en gradin, prévu dans un corps (4) pour la soupage de décharge, les soupapes (20, 21) étant logées dans une partie de plus grande aire de l'a- lésage (13), la partie extérieure de piston (36) fonc- tionnant dans une partie d'aire plus petite de l'alésage (13) et la partie intérieure de piston (35) dans un alé- sage (37) prévu dans la partie extérieure de piston (36), un joint annulaire (38) assurant l'étanchéité entre la partie extérieure de piston (36) et l'alésage (13) et entre la partie extérieure de piston (36) et la partie intérieure de piston (35). 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une face de butée d'un carter (41) adjoint à la deuxième soupape (21) constitue la butée (40) servant à arrêter le mouvement de la partie exté-' rieure de piston (36). 4. Appareil selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'un ressort de rappel (22) agit sur l'ensemble de piston (3) pour solliciter la partie inté- rieure de piston (35) et la partie extérieure de piston (36) vers une position rétractée éloignée de l'obtura- teur (43). 5. Appareil selon la revendication 4, carac- térisé en ce que l'extrémité de la partie intérieure de piston (35), du cté cde l'obturateur (43), comprend un palpeur (42) de diamètre réduit et, dans la position rétractée, la distance entre la partie extérieure de piston (36) et la butée (40) est plus grande que la dis- tance entre le palpeur (42) et l'obturateur (43).