Brevet FR2482213A1 — publié le 19811113

La présente invention se rapporte à un dispositif de division et de combinaison d'écoulement hydraulique comportant un tiroir de régulation formant valve, dans sa voie d'écoulement et des étranglements calibrés dans un canal d'admission de la voie d'écou- lement. Des dispositifs de division et de combinai- son d'écoulement sont utilisés dans de nombreux systè- mes hydrauliques, dans lesquels plusieurs organes hy- drauliques de travail liés par une certaine relation sont actionnés à partir d'une unique source hydrauli- que. Cela correspond & la situation rencontrée dans le cas de la synchronisation de deux cylindres hydrauli- ques de travail dont l'un peut 8tre plus ou moins char- gé que l'autre. L'écoulement entrant de liquide est divisé indépendamment de la charge, ou bien dans le cas d'une opération de combinaison, des écoulements séparés de liquide sont combinés mais dans les deux cas, la relation de vitesse existant entre les organes de travail est maintenue constante. Un domaine typique d'utilisation concerne la synchronisation d'une commande de changement de vi- tesse hydraulique. De plus le dispositif peut être équipé d'éléments auxiliaires pour remplir simultané- ment la fonction d'un verrou différentiel. Dans le dernier cas, en doit exclure le fonctionnement synchro- ne. Les dispositifs connus de division et/ou de combinaison d'écoulement hydraulique fonctionnent conformément au principe de l'étranglement. Dans leur voie d'écoulement, il est prévu un tiroir de régula- tion formant valve et danos le canal d'admission des étranglements de calibrage constant. Si les organes de travail sont chargés uîiiforémëentq la même quantité de liquide passe dans les étranglements calibrés et en conséquence les pertes de charge sont les mêmes; en outre les surfaces extrêmes du tiroir de régulation formant valve sont sollicitées par des forces identi- ques et les ouvertures existant au niveau des interval- les dits de commande formés entre le tiroir et le car- ter qui contient celui-ci ont des sections uniformes. Si les organes de travail placés à la sor- tie du dispositif ne sont pas chargés uniformément, les pertes de charge dans les étranglements calibrés ne sont pas les mêmes. La différence de pression s'exer- çant entre les surfaces extrêmes du tiroir de régula- tion formant valve oblige celui-ci à se déplacer vers le côté de plus faible pression. En conséquence, un étranglement auxiliaire est créé au niveau de l'un des intervalles dits de commande précités. De cette manière, la relation initiale de-vitesse dans les orifices de sortie est maintenue. La précision d'un dispositif de division et de combinaison d'écoulement opérant conformément au principe de l'étranglement est considérablement influ- encée par les forces de frottement qui s'exercent sur le tiroir de régulation. La précision de commande est augmentée lors d'une augmentation du débit passant dans le dispositif. Pour une valeur donnée de précision, il est nécessaire d'avoir un débit minimal. Cependant, plus la quantité de fluide passant dans les étrangle- ments est grande, plus la résistance opposée par les étranglements est élevée, plus la perte d'énergie est grande, et plus le liquide s'échauffe. En conséquence, le débit maximal est limité. La "capacité de transmis- sion" définie par le rapport entre le débit maximal, limité par la perte de charge, et le débit minimal, limité par la précision, est approximativement de 3 dans le cas des dispositifs connus. Des systèmes hydrauliques de commande d'embrayage sont utilisés dans de nombreuses applica- tions. Dans ces conditions, par exemple pour des com- mandes de changement de vitesses, la "Capacité de trans- mission" relativement faible des dispositifs connus constitue une caractéristique très désavantageuse, puisqu'il est nécessaire d'avoir une capacité de trans- mission telle que précédemment définie de 15 à 20. L'invention a pour but principal de fournir un dispositif de division et de combinaison d'écoule- ment hydraulique à l'aide duquel, toutes les fonctions des dispositifs connus puissent être remplies avec une construction plus simple, une plus grande quantité d'écoulement puisse être traitée, l'équipement ayant par conséquent une 'tapacité de transmission" bien su- périeure à celle des dispositifs connus. L'idée de base de la présente invention consiste d'une part en ce que la perte de charge doit peu augmenter avec l'augmentation du débit et d'autre part que, pour que l'équipement fonctionne comme un équipement de division et de combinaison d'écoulements on doit prévoir non seulement deux mais quatre inter- valles dits de commande. La présente invention se rapporte à un dis- positif de division et de combinaison d'écoulement by- draulique comportant un tiroir de régulation formant valve dans sa voie d'écoulement et des étranglements calibrés dans un canal d'admission de la voie d'écoule- ment. L'invention proprement dite consiste en ce que les étranglements calibrés sont réglables en ce qui concerne leur fonction d'introduction d'écoulement de liquide et en ce que des bagues annulaires mobiles sont disposées sur ledit tiroir de régulation formant valve. L'importance de ces mesures techniques consiste en ce que le débit de l'écoulement* et par conséquent la perte de charge, sont réglables, ce ré- glage pouvant être effectué à l'aide des étranglements calibrés réglables, depuis une valeur pratiquement nulle jusqu'à une valeur relativement élevée et en ou- tre les bagues annulaires mobiles fournissant une so- lution très simple pour remplir la fonction de division et simultanément la fonction de combinaison d'écoule- ment. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe schéma- tique d'un dispositif connu, représentant l'état de la technique, - la figure 2 est une vue en coupe schéma- tique d'un mode de réalisation de la présente inven- tion, - la figure 3 est une coupe schématique d'un autre mode de réalisation de l'invention, et - la figure 4 est une vue en coupe détail- lée du mode de réalisation de la figure 3. Le dispositif de division d'écoulement hydraulique représenté sur la figure 1 est un disposi- tif connu et il comprend un carter 1 dans lequel sont ménagés les différents cannaux, volumes, chambres et conduits. L'écoulement de liquide entrant a été dési- gné par Q sur la figure 1 et il pénètre dans un canal d'admission 2. Ce canal d'admission 2 est divisé en deux dérivations qui comportent chacune des étrangle- ments calibrés 3 ayant des sections droites constantes A1, A2. Les dérivations du canal d'admission 2 débou- chent dans un volume fermé qui est ménagé dans le carter 1. Dans ce volume fermé, il est prévu un tiroir de régulation 4 formant valve qui divise ledit volume en quatre chambres séparées. Chaque dérivation du ca- nal d'admission 2 débouche dans des chambres séparées 24 et 35. Le tiroir de régulation 4 est plus court que le volume fermé ménagé dans le carter Iet en consé- quence il subsiste des chambres 6 et 7 au-delà des surfaces extrêmes 8 et 9 du tiroir de régulation. Ces chambres 6 et 7 sont reliées respectivement aux cham- bres 35 et 24 par l'intermédiaire d'orifices 5 ména- gés dans le tiroir de régulation 4.-Les écoulements sortant du dispositif ont été désignés respectivement par Q1 et Q2- Comme précédemment mentionné, si les sor- ties Q1 et Q2 ne sont pas uniformement chargées9 il se produit des pertes de charge différentes dans les étranglements calibrés 3 et en conséquence les pres- sions ne sont pas les mêmes dans les chambres 24 ou 35. Cette différence de pression est transmise par l'intermédiaire des orifices 5 dans les chambres 6 et 7. Il en résulte qu'une des surfaces extremes 8, 9 est sollicitée par une force qui est différente de celle appliquée a l'autre surface extrême. Le tiroir de ré- gulation 4 se déplace en direction de la chambre 6 ou 7 o il règne une plus petite pression. Si la pression régnant dans la chambre G est supérieure à celle ré- gnant dans la chambre 7, le tiroir de régulation 4 se déplace vers la gauche et en conséquence un intervalle 11 dit de commande existant entre le tiroir de régula- tion 4 et le carter 1, dans la chambre 24, a une sec- tion droite plus petite qu'un intervalle Il dit de commande existant entre le tiroir 4 et le carter 1, dans la chambre 35. Dans ce cas, il passe dans l'in- tervalle de commande 10 un débit de liquide plus grand que dans l'intervalle de commande 11 et il en résulte une égalisation des charges aux sorties Ql et Q2. Le dispositif représenté sur la figure 1 peut seulement êAtre utilisé comme un équipement de di- vision d'écoulement. Conformément à l'art antérieur, il doit Otre complété par des éléments auxiliaires, par exemple un tiroir articulé formant valve pour pouvoir fonctionner comme un équipement de division et simul- tanément comme un équipement de combinaison. Ces élé- ments sont habituellement très compliqués et ils intro- duisent une source supplémentaire d'imprécision. Pour faciliter la compréhension du dessin, on ne les a pas mis en évidence sur la figure 1. Sur la figure 2, on a représenté un exem- ple de réalisation du dispositif de division et de com- binaison d'écoulement hydraulique conforme à la pré- sente invention. Par comparaison à la figure 1 les étranglements calibrés 3 sont dans ce cas réglables et en outre il est prévu des bagues annulaires mobiles 12 et 13 sur le tiroir de régulation 4. Cet équipement peut servir d'équipement de division et simultanément d'équipement de combinaison. Sur la figure 3, on a représenté un dispo- sitif plus complet qui constitue nou seulement un équi- pement de division et de combinaison mais simultané- ment un verrou différentiel. Par rapport au dispositif précédemment décrit le volume fermé existant dans le carter 1 est plus long dans la zone des chambres 6 et 7 et il a un plus grand diamètre de sorte que les cham- bres 6 et 7 sont agrandies. Dans ces chambres agrandies 6 et 7 coulissent respectivement des pistons de comman- de 16 et 17. Dans le carter 1, il est prévu un conduit pilote 20 qui débouche dans les chambres formées en arrière des pistons de commande 16 et 17. L'autre ex- trémité du conduit pilote 20 est reliée à un distribu- teur 23. Ce distributeur 23 est lui-mgmerelié à un- conduit de dérivation 21 comportant des étranglements constants 22 qui part du canal d'admission 2 en amont des étranglements calibrés 3 et qui débouche dans le canal d'admission 2 après une division en deux dériva- tions en aval des étranglements calibrés 3. De cette manière, les étranglements calibrés 3 peuvent être con- tournés si on ne désire pas qu'ils remplissent leur fonction de commande par exemple s'il est nécessaire d'avoir un plus grand débit. Cela correspond à la situa- tion rencontrée dans le cas du verrou différentiel. La figure 4 est une coupe faite suivant le plan de travail d'un mode de réalisation de la présente invention. Les étranglements calibrés sont formés dans ce cas par assemblage d'un manchon 32 et d'un coulisa seau 33 coopérant avec ce manchons Les étranglements calibrés 3 sont "précontraints", en étant sollicités par un premier ressort 34 fixé sur le manchon 32 d'un côté et par un autre ressort 34 relié au coulisseau 33 de l'autre c8té. Les ressorts 34 sont montés sur le carter 1. Cet agencement des étranglements calibrés 3 est important du fait que seul le manchon 32 doit être remplacé pour modifier la relation entre les étranglements calibrés 39 c'est-à-dire dans ce cas la fonction de division et la fonction de combinaison d'écoulement. D'autre part, à l'aide des ressorts 34, il est possible de régler la perte de charge minimale nécessaire dans les étranglements 3O Grâce aux étran- glements ':précontraints" 3 on peut établir une ouver- ture d'étranglement, quasiment nul, et par conséquent un débit de liquide, presque nul. Lors de l'augmentation de la quantité d'écou- lement, le coulisseau calibré réglable 33 sollicité par les ressorts 34 est-déplacé vers la gauche, en regardant la figure 4, et par conséquent les ouvertures définies par les étranglements calibrés 3 augmentent, la perte de charge augmentant dans ce cas seulement d'une faible valeur. La capacité de fonctionnement est fortement aug- mentée puisqu'on peut traiter dans ce'cas de grands vo- lumes de liquide; ainsi il est possible d'atteindre une capacité de transmission de 15 à 20 qui est nécessaire pour des commandes de changement de vitesse. Comme représenté sur la figure 4 le distri- buteur 23 est agencé sous la forme d'un clapet anti- retour, qui peut être commandé de l'extérieur par l'in- termédiaire du conduit pilote 20. On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif de division et de combinaison d'écoulement hydraulique conforme à l'invention en référence à la figure 4. On a décrit en détail la fonction de division d'écoulement en référence à la figure 1. L'écoulement de liquide entrant a été désigné par Q (flèche supérieu- re sur la droite de la figure) et les écoulements sor- tants par Qi et Q2 (flèches de gauche sur le haut de la figure). Les pressions différentes établies dans les étranglements calibrés 3 sont transmises à partir de la chambre 24 par l'intermédiaire d'un orifice 5 ménagé dans le tiroir de régulation 4 en direction de la cham- bre ?7, et à partir de la chambre 35 par l'intermédiaire de l'autre orifice 5 en direction de la chambre 6. Les pressions agissent non seulement sur les surfaces extrê- mes 8 et 9 du tiroir de régulation 4 mais sur les bagues annulaires 12 et 13. Ces bagues annulaires 12 et 13 sont déplacées du fait de la différence entre les pressions régnant respectivement dans les chambres 6 et 7. De cette manière, des intervalles dits de comman- de 10 et 11 sont établis respectivement entre les bagues annulaires 12 et 13 et le carter 1. Si l'équipement fonctionne comme un dispo- sitif de combinaison, la direction d'écoulement du liquide est inversée. En conséquence, QI et Q2 consti- tuent les entrées d'écoulement (flèche de droite sur le bout de la figure) tandis que Q constitue la sortie d'écoulement (flèche inférieure sur la droite de la figure). L'écoulement entrant Qd déplace la bague an- nulaire 13 vers la droite, en regardant la figure 4, tandis que l'écoulement entrant Q2 déplace la bague annulaire 12 vers la gauche et il en résulte que de nouveaux intervalles dits de commande 15 et 14 sont respectivement ménagés entre les bagues annulaires 13 et 12 et le carter 1. Le mode de fonctionnement est approximativement identique au cas de la division d'é- coulement, excepté que des étranglements addîi;onnels sont prévus au niveau des nouveaux intervalles de com- mande 14 et 15. Dans le cas du verrou différentiel, on doit empêcher la fonction de synchronisation. Ce problème est résolu & l'aide des pistons de commande 16 et 17 montés coulissant dans deux éléments 31 et 30 assem- blés de part et d'autre du carter 1. Lorsqu'on désire faire fonctionner le dispositif comme un verrou diffé- rentiel, une pression pilote est introduite par l'in- termédiaire du conduit pilote 20 dans les chambres formées en arrière du piston de commande 16 et 17. Les pistons de commande 16 et 17 se déplacent alors en direction des surfaces extrêmes 8 et 9 du tiroir 4 et ils maintiennent le tiroir de régulation 4 dans une position o les étranglements réglables, formés notamment par combinaison des intervalles de commande , 11 et 14, 15, ont une section de passage maximale. Cependant la pression pilote agit également sur le clapet anti-retour 23 formant distributeur qui est ou- vert de sorte que les pressions exercées sur les deux c8tés des étranglements calibrés 3 sont identiques; sous l'action des ressorts 34, les étranglements pas- sent dans une position d'ouverture maximale. De cette manière, la synchronisation n'est pas établie et la perte de charge de l'équipement est réduite au minimum de sorte qu'un grand débit peut être transmis sans qu'il se prbduise des pertes importantes. La description faite ci-dessus montre que le dispositif selon l'invention peut remplir simulta- nément, avec une construction très simple, la fonction d'un diviseur d'écoulement et la fonction de combinai- son d'écoulement sans aucune commutation ou changement. Si la direction d'écoulement est inversée (entrée Q1 et Q2)' l'équipement fonctionne automatiquement comme un dispositif de combinaison d'écoulement. Pour remplir la fonction d'un verrou différentiel, il suffit d'appli- quer une pression pilote et, lors du déclenchement de cette pression pilote, l'équipement fonctionne dans une condition qui est définie par la direction effecti- ve d'écoulement. DIlA REMENDICATIONS 1) Dispositif de division et de combinai- son d'écoulement hydraulique comportant un tiroir de ré- gulation (4) formant valve dans sa voie d'écoulement et des-étranglements calibrés (3) dans un canal d'ad- mission (2) de la voie d'écoulement, caractérisé en ce que lesdits étranglements calibrés (3) sont régla- bles en ce qui concerne la fonction d'introduction de l'écoulement de liquide et en ce qu'il est prévu sur ledit tiroir de régulation (4) des bagues annulaires mobiles (12, 13). 2) Dispositif de division et de combinai- son d'écoulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits étranglements calibrés et réglables (3) sont formés par assemblage coopérant d'un manchon (32) et d'un coulisseau (33). 3) Dispositif de division et de combinai- son d'écoulement selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit manchon (32) est monté de façon inter- changeable dans le dispositif. 4) Dispositif de division et de combinai- son d'écoulement selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est prévu un piston de commande (16, 17) associé & chaque surface extrême correspondante (8, 9) du tiroir de régulation (4). ) Dispositif de division et de combinaison d'écoulement selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est prévu un conduit de dérivation (21) com- portant des étranglements constants (22) ainsi qu'un clapet anti-retour commandé (23), permettant de contour- ner ladits étranglements calibrés (3).