Brevet FR2482680A1 — publié le 19811120

Mécanisme de commande hydrostatique, notamment mécanisme de direction. L'invention concerne un mécanisme de commande hy- drostatique, notamment un mécanisme de direction, pour en- traîner dans les deux sens un servomoteur comportant un piston différentiel qui subdivise le cylindre en une pre- mière chambre de travail possédant une surface de pres- sion plus importante et une seconde chambre de travail possédant une surface de pression plus faible, un rac- cordement de pompe, un raccordement de réservoir, un pre- mier raccordement de moteur pour la première chambre de travail, et un second raccordement de moteur pour la se- conde chambre de travail, un organe de commande, tel qu'un volant de direction, un moteur de mesure pouvant être branché en série avec le servomoteur, et une soupape de commande qui possède une position neutre ainsi que deux positions de travail et qui peut être déplacée par l'organe de commande et ramenée dans la position neutre par le moteur de mesure, le premier raccordement de mo- teur étant relié au raccordement de réservoir et le se- cond raccordement de moteur étant relié au raccordement de pompe dans une position de travail, les deux raccordements de moteur étant reliés entre eux et au raccordement de pompe dans l'autre position de travail, et les deux rac- cordements de moteur étant réunis entre eux par l'inter- médiaire du moteur de mesure dans la position neutre. Dans un mécanisme de commande connu de ce type (brevet U.S. NO 3 971 214), le piston différentiel doit posséder un rapport de surface de 1/2, afin qu'une rota- tion complète du volant vers la droite et respectivement vers la gauche corresponde au même mouvement de déplace- ment. La soupape de commande est une soupape de commuta- tion pouvant être actionnée directionnellement qui, dans la position neutre, bloque l'arrivée de la pompe au servomoteur et le retour du servomoteur au réservoir et, lors de son actionnement, commute le moteur de mesure de manière qu'il se trouve respectivement du côté d'arrivée du servomoteur. Ceci fait apparaître un trajet mort dans la région de la position neutre. L'organe de commande doit respectivement tourner d'un angle déterminé à partir de la position neutre jusqu'à l'établissement d'une liaison entre la pompe et le servomoteur, étant donné qu'un tra- jet minimal est nécessaire pour obtenir une étanchéifica- tion suffisante dans la position neutre. Dans un mode de réalisation, dans la position neutre les deux raccorde- ments du moteur sont réunis l'un avec l'autre par l'in- termédiaire du moteur de mesure, de sorte que, théorique- ment, lors de l'action d'une force extérieure, des agents sous pression circulent d'une chambre de travail à l'autre par l'intermédiaire du moteur de mesure et que, de ce fait, il peut se produire un effet de réaction; cependant, ceci n'est pas possible en pratique en raison des quanti- tés différentes de fluide sous pression devant être com- primées d'un côté et reçues de l'autre. L'invention se propose de fournir un mécanisme de commande hydrostatique comportant un piston différen- tiel, du type mentionné ci-dessus, dans lequel le rapport des surfaces de pression du piston différentiel peut être choisi librement. Ce problème est résolu suivant l'invention grâce au fait que la soupape de commande comporte, entre le rac- cordement de pompe et le raccordement de réservoir, deux étranglements, disposés en série, dont la section varie de façon inverse lors d'un déplacement, que le point de départ.du branchement série est en permanence relié au second raccordement de moteur par l'intermédiaire du mo- teur de mesure, et le point de jonction entre les étrangle- ments est en permanence relié avec le premier raccordement de moteur, et que les étranglements sont dimensionnés de manière que, dans la position neutre, le rapport de la pression d'entrée du branchement série à la pression au niveau du point de jonction soit égal au rapport de la surface de pression la plus importante du servomoteur à la surface de pression la plus faible. Dans cet agencement, la pression de la pompe se règle respectivement en correspondance avec la charge du servomoteur. La pression au niveau du point de jonction est plus faible que la pression d'entrée dans le rapport - 2482680 des résistances opposées par les étranglements. Les résis- tances opposées par les étranglements sont choisies de ma- nière que,dans la position neutre,il y ait équilibre des forces (surface de pression plus importante x pression plus faible = surface de pression plus faible x pression plus importante), donc que le servomoteur soit arrêté. Ce mode-de fonctionnement est valable pour des rapports arbitraires des surfaces de pression du piston diffé- rentiel. Il suffit simplement d'adapter les étranglements de façon correspondante ou de décentrer la position neutre de la soupape de commande de façon correspondante. Etant donné qu'un déplacement de l'organe de commande conduit aussitôt à une variation de la pression au niveau du point de jonction et par conséquent à une variation des forces agissant sur le piston différentiel, le servomoteur est entraîné sans trajet mort. Etant donné que le moteur de mesure n'a pas besoin d'être commuté, la constitution de la soupape de commande est, en outre, plus simple. Etant donné que le moteur de mesure est toujours associé à la chambre de travail possédant la surface de pression la plus faible, il n'y a également que l'écoulement d'agent sous pression qui pénètre dans cette chambre ou qui sort de cette chambre qui est mesuré, de sorte qu'il est sans importance qu'une quantité égale doive être four- nie par la pompe dans la chambre de travail possédant une surface de pression plus importante. Lorsqu'une force ex- térieure agit sur le servomoteur, de l'agent sous pression peut passer d'une chambre de travail dans l'autre, la quantité en excès respective dans la chambre présentant une surface de pression plus importante peut être amenée de la pompe par l'intermédiaire du premier étranglement dans un sens d'actionnement et être évacuée en direction du réservoir par l'intermédiaire du second étranglement dans l'autre sens d'actionnement. Dans les deux cas, il apparaît des charges nettes du moteur de mesure, charges qui règlent la soupape de commande et par conséquent les étranglements de manière qu'une pression plus importante soit opposée à la force extérieure. Simultanément, ce déplacement de la soupape de commande charge également l'organe de commande, par l'intermédiaire de ressorts de position neutre habituellement prévus, de sorte que l'organe de direction détecte la charge exercée par la force extérieure et peut aussitôt être commandé en sens contraire par actionnement correspondant de l'organe de commande. Etant donné que le servomoteur répond aussitôt lors d'un actionnement de l'organe de commande et qu'in- versementlors d'un déplacement non souhaité du servomo- teur, l'organe de direction réagit aussitôt, le mécanisme de commande hydrostatique convient également dans des véhicules rapides. Dans un mode de réalisation préféré, dans lequel le moteur de mesure peut être entraîné par l'organe de commande comme pompe d'urgence, il est recommandé qu'au moins le côté du moteur de mesure correspondant au second raccordement de moteur soit relié au raccordement de réservoir par l'intermédiaire d'une soupape de non retour s'ouvrant dans sa direction. Cette soupape de non retour permet à la pompe d'urgence d'aspirer la quantité en excès nécessaire pour remplir la chambre de travail possé- dant une surface de pression plus importante. On peut, cependant, également prévoir une telle soupape de non retour de l'autre côté du moteur de mesure, soupape qui permet de relier l'entrée ou l'aspiration de la pompe d'ur- gence au réservoir en contournant la soupape de commande. Dans un autre mode de réalisation; en aval du rac- cordement de pompe, peut être dispose une soupape de non retour s'ouvrant dans la direction opposée. L'effet de blocage améliore le rendement en cas d'urgence, lorsque la pompe en panne n'est, elle-même, pas complètement étanche. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode de réalisation préféré mais non limitatif représenté au dessin annexé sur lequel La figure unique est un schéma d'un mécanisme de commande suivant l'invention. Un mécanisme ou dispositif de commande 1 com- porte un raccordement de pompe 2, un raccordement de réservoir 3, un premier raccordement de moteur 4 et un second raccordement de moteur 5. Au raccordement de pompe 2 est raccordée une pompe volumétrique de type courant qui aspire du liquide sous pression à partir d'un réservoir 7. Celui-ci est relié au raccordement de réservoir 3 par l'intermédiaire d'une conduite 8. Un servomoteur 9 comporte un piston différentiel 11 pouvant se déplacer dans un cylindre 10 et comportant une tige de piston 12 qui, par exemple, permet de déplacer les roues d'un véhicule à diriger. Le piston sépare une première chambre de travail 13 reliée au premier raccordement de moteur 4 et tournée vers la face frontale 14 possédant la surface de pression plus importante F14, d'une seconde chambre de travail 15 reliée au second raccordement de moteur 5 et tournée vers la face frontale 16 possédant la surface de pression plus faible F16. Le mécanisme de commande comporte une soupape de commande 17 qui est maintenue dans la position neutre B par un ressort 18 de position neutre, peut être déplacée dans une des positions de travail A ou C par l'intermé- diaire d'un organe de commande 19 se présentant sous la forme d'un volant de direction, et peut être ramenée dans la position neutre par un moteur de mesure 20, ce qui est indiqué par un comparateur 21. En pratique, la soupape de commande peut, par exemple, comporter deux manchons for- mant des tiroirs rotatifs concentriques, dont l'un est relié à l'organe de commande 19 et l'autre est relié au rotor du moteur de mesure 20, comme cela est connu pour d'autres fonctionnements de soupape, par exemple d'après le brevet allemand DE NO 12 93 029. Le ressort 18 de position neutre est alors formé par des ressorts à lame traversant les deux manchons. La soupape de commande comporte un branchement série constitué par deux étranglements 22 et 23 qui va- rient en sens contraire lors d'un déplacement. Le point de départ 24 du branchement série est relié d'une part au raccordement de pompe 2 par l'intermédiaire d'une soupape de non retour 28 et d'autre part au second raccordement de moteur 5 par l'intermédiaire du moteur de mesure 20. L'autre extrémité du branchement série est reliée au raccordement de réservoir 3. Le point de jonction entre les deux étranglements 22 et 23 arrive au premier raccordement de moteur 4. En outre, un côté du moteur de mesure 20 est relié au réservoir 7 par l'intermédiaire d'une soupape de non retour 26 et l'autre c6té y est relié par l'intermédiaire d'une soupape de non retour 27. Le mode de fonctionnement est le suivant. Dans la position neutre, il règne dans la seconde chambre de tra- vail 15 la pression P15 qui correspond à la pression de la pompe 6 et à la pression au niveau du point de départ 24; dans la chambre de travail 13 règne la pression P13 qui correspond à la pression au niveau du point de jonc- tion 25. Les étranglements sont dimensionnés de manière que dans la position neutre cette pression P13 ait une valeur telle que le rapport des pressions P15/P13 soit égal au rapport des surfaces de pression F14/F16. Par conséquent, le piston différentiel 11 reste au repos. Si la soupape de commande 17 est amenée dans la position de travail A de façon continue par rotation de l'organe de commande 19, la résistance opposée par l'é- tranglement 22 augmente, tandis que la résistance opposée par l'étranglement 23 diminue. Il s'ensuit que la pression P13 diminue, du fait que la pression P15 augmente, et le piston différentiel 11 se déplace vers la droite, du fait que la force dans la chambre de travail 15 est devenue plus importante que la force dans la chambre de travail 13. Lorsque les résistances doivent être surmontées, la pression de la pompe 6 et par conséquent la pression P15 dans la chambre de travail 15 augmentent de façon corres- pondante, tandis que la pression P13 diminue. Dans la position extrême de la position de travail A, l'étrangle- ment 22 est fermé et l'étranglement 23 est complètement ouvert, comme cela est représenté schématiquement. Si la soupape de commande 17 est déplacée dans le sens opposé, la résistance opposée par l'étranglement 22 diminue, tan- dis que la résistance opposée par l'étranglement 23 aug- mente. Il s'ensuit que la pression P13 augmente et que le piston différentiel 11 se déplace vers la gauche. De ce fait, la pression de la pompe 6 peut également augmenter en raison d'une charge correspondante du servomoteur, grace à quoi la pression P13 augmente de façon correspondante. Dans la position extrême, l'étranglement 23 est fermé et l'étranglement 22 est complètement ouvert, comme cela est indiqué schématiquement. Lorsqu'une force extérieure agit sur le piston différentiel à partir de la droite, de l'agent sous pression sort de la chambre de travail 15 pour passer dans la chambre de travail 13, par l'intermédiaire du moteur de mesure 20 et de l'étranglement 22. La quantité manquante d'agent sous pression peut être aspirée à partir du point de jonction 25. Il s'ensuit que le rotor du moteur de mesure 20 tourne et que la soupape de commande 17 se déplace de manière que la pression P13 diminue et la pression P15 augmente et par conséquent s'oppose à la force extérieure. Du fait que le mouvement du rotor peut être détecté également au niveau de l'organe de commande 19, par l'intermédiaire du ressort 18 de posi- tion neutre, l'organe de direction d'un véhicule peut également être commandé manuellement. La même chose est valable lorsque la force extérieure agit sur le piston différentiel 11 à partir de la gauche. Ce comportement réactionnel existe aussi bien dans la position neutre que dans les positions de travail. En mode d'urgence, lorsque la pompe 6 est en panne, un déplacement peut être effectué à l'aide du mo- teur de mesure 20, fonctionnant maintenant comme pompe d'urgence, qui peut être entraîné au moyen de l'organe de commande 19. Si on souhaite un déplacement du servo- moteur 11 vers la droite, le moteur de mesure 20 aspire de l'agent sous pression à partir de la chambre de travail 13 par l'intermédiaire de la soupape de non retour 27, et l'entraîne dans la chambre de travail 15. L'agent sous pression en excès qui sort de la chambre de travail 13 passe dans le réservoir 7. Si le servomoteur doit être déplacé vers la gauche, le moteur de mesure aspire de l'agent sous pression à partir de la chambre de travail et l'entraîne, par l'intermédiaire de l'étranglement 22, dans la chambre de travail 13. L'agent sous pression supplémentaire nécessaire est aspiré à partir du réser- voir 7, par l'intermédiaire de la soupape de non retour 26. Au total, on obtient par conséquent un mécanisme de commande qui travaille de façon extrêmement précise étant donné qu'il n'y a pas de trajet mort lors d'un dé- placement hors de la position neutre. Ceci, en liaison avec la réaction automatique à des forces extérieures, conduit à une stabilité directionnelle extrêmement bonne. Il n'apparaît plus de chocs en retour (kick back) ni d'entraînement non souhaité par suite de forces exté- rieures. Etant donné que le moteur de mesure est incorporé de façon rigide, il n'apparaît pas de points de commuta- tion liés à des pertes qui agissent défavorablement sur la précision du fonctionnement et provoquent une dérive entre le déplacement de l'organe de commande et le déplacement réel du servomoteur 11. REVENDICATIONS 1. Mécanisme de commande hydrostatique, notamment un mécanisme de direction, pour entraîner dans les deux sens un servomoteur comportant un piston différentiel qui subdivise le cylindre en une première chambre de travail possédant une surface de pression plus importante et une seconde chambre de travail possédant une surface de pres- sion plus faible, un raccordement de pompe, un raccorde- ment de réser&voir, un premier raccordement de moteur pour la première chambre de travail, et un second raccordement de moteur pour la seconde chambre de travail, un organe de commande, tel qu'un volant de direction, un moteur de mesure pouvant être branché en série avec le servomo- teur, et une soupape de commande qui possède une position neutre ainsi que deux positions de travail et qui peut être déplacée par l'organe de commande et ramenée dans la position neutre par le moteur de mesure, le premier de moteur raccordement/etant relié au raccordement de réservoir et le second raccordement de moteur étant relié au raccor- dement de pompe dans une position de travail, les deux raccordements de moteur étant reliés entre eux et au rac- cordement de pompe dans l'autre position de travail, et les deux raccordements de moteur étant réunis entre eux par l'intermédiaire du moteur de mesure dans la position neutre, caractérisé en ce que la soupape de commande (17) comporte, entre le raccordement de pompe (2) et le raccordement de réservoir (3), deux étranglements (22, 23) disposés en série dont la section varie de façon inverse lors d'un déplacement, en ce que le point de départ (24) du branchement série est en permanence relié au second raccordement de moteur (5) par l'intermédiaire du moteur de mesure (20) et le point de jonction (25) entre les étranglements est en permanence relié avec le premier raccordement de moteur (4) et/que les étranglements sont dimensionnés de manière que, dans la position neutre (A),le rapport de la pression d'entrée du branchement série à la pression au niveau du point de jonction soit égal au rapport de la surface de pression la plus importante (F14) du servomoteur à la surface de pression la plus faible (F16). 2. Dispositif suivant la revendication 1, dans lequel le moteur de mesure peut être entraîné par caractérise en l'organe de commande en tant que pompe d'urgence,/ce qu'au moins le côté du moteur de mesure (20) tourné vers le second raccordement de moteur (5) est relié au raccor- dement de réservoir (3) par l'intermédiaire d'une soupape de non retour (26) s'ouvrant dans sa direction. 3. Dispositif suivant la revendication 2, carac- térisé en ce qu'en aval du raccordement de pompe (2) est dispos une soupape de non retour (28) s'ouvrant dans la direction opposée.