Brevet FR2482820A1 — publié le 19811127

L'invention concerne une soupape d'étranglement pour le circuit de commande d'un mécanisme de levage d'un tracteur cette soupape prenant une position d'étranglement en étant couplée mécaniquement à un vérin du mécanisme de levage et comportant un piston comme corps d'étranglement, celui-ci pouvant effectuer un mouvement de rotation et de translation dans une cage d'étranglement entre un raccordement de commande de section circulaire et un raccordement d'évacuation, et une arête de commande permettant de faire varier la surface de passage du raccordement lors du coulissement ou de la rotation du piston. La soupape d'étranglement doit remplir deux fonctions d'une part, le courant de fluide de pression doit pouvoir être étranglé en fonction de la position d'un groupe de levage, et d'autre part, la position d'étranglement doit pouvoir être réglée, c'est-à-dire ajustée, sur le circuit de réglage. Dans la demande de brevet français antérieure 81.02.842 est décrite une soupape d'étranglement qui remplit ces deux fonctions, les mouvements du corps d'étranglement étant indépendants l'un de l'autre. Dans ce cas, une arête de commande d'un piston commande l'ouverture de passage de la ca- nalisation de commande et assure ainsi le réglage du courant hydraulique pour le mécanisme de levage d'un tracteur. Toute- fois, la caractéristique d'étranglement d'une soupape d'étran- glement dépend, en raison de la géométrie de la section de passage et de l'arête de commande, de la position du piston. Un coulissement uniforme, ou une rotation uniforme du piston a pour effet que la pression de réglage varie de façon irrégu- lière, c'est-à-dire que la sensibilité de réglage de la soupape d'étranglement varie avec la position du dispositif élévateur. Etant donné que le dispositif élévateur est toujours déplacé uniformément, il réagit avec plus de sensibilité dans la zone supérieure (position levée) que dans la zone de travail infé- rieure. Le but de l'invention est de procurer une soupape d'étranglement qui ait une sensibilité constante sur toute la zone de travail d'un mécanisme de levage. Ce but est atteint conformément à l'invention par le fait que 'L'arête de commande décrit, lors d'un mouvement d'entraînement linéaire du vérin du mécanisme de levage, avec intercalation d'une transmission, un parcours qui permet de faire varier linéairement la surface de passage du raccorde- ment de commande. Le couplage du vérin du mécanisme de levage avec une transmission réglée sur la géométrie du piston, de son arête de commande et de l'ouverture de passage grâce à laquelle l'arête de commande modifie linéairement l'ouverture de passa- ge en fonction d'une relation géométrique, on obtient que l'accroissement de la pression, lors d'un mouvement d'entraî- nement linéaire du vérin du mécanisme de levage, soit linéaire. De ce fait, la caractéristique de réglage est constante sur toute la course du vérin du mécanisme de levage-, c'est-à-dire que la sensibilité de la soupape d'étranglement ne varie pas. Dans une réalisation particulièrement simple de la soupape d'étranglement, l'arête de commande a la forme d'une ellipse c'est-à-dire d'une arête de cylindre coupé en oblique et permet, avec un mouvement rotatif uniforme du piston, une variation linéaire de la surface de passage recouverte, ou ouverte, sans qu'il soit besoin d'intercaler d'élément de transmission non linéaire entre le piston et le mécanisme de levage. L'invention sera bien comprise à la lecture. de la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seu- lement, d'exemples de réalisation représentés schématiquement sur le dessin, sur lequel La Fig. 1 est un schéma de principe du circuit de réglage pour un vérin hydraulique, comportant une soupape d'é- tranglement intégrée conforme à l'invention; La Fig. 2 est une coupe partielle à travers une pre- mière forme de réalisation de la soupape d'étranglement con- forme à l'invention, dans une première position; La Fig. 3 est une coupe partielle à travers la pre- mière forme de réalisation de la soupape d'étranglement de la Fig. 2, dans une seconde position; - La Fig. 4 est une vue en perspective d'une deuxième forme de réalisation de la soupape d'étranglement de l'inven- tion, comportant un entraînement non linéaire; La Fig. 5 est un diagramme faisant apparaître les vitesses angulaires de la tige filetée de levage et du vérin du mécanisme de réglage; La Fig. 6 est une coupe partielle à travers une troisième forme de réalisation de la soupape d'étranglement de l'invention, dans une première position; et La Fig. 7 est une coupe partielle à travers la troi- sième forme de réalisation de la Fig. 6, dans une deuxième position. La Fig. 1 représente un mécanisme de levage 1 ac- tionné par un circuit de travail 10 constitué par les éléments 1 à 9; le mécanisme est réalisé sous forme de vérin à simple effet et est relié Dar une canalisation 2 à un distributeur 3/3 voies 3 actionné dans les deux sens par la pression d'un fluide. Au distributeur 3/3 voies 3 sont raccordés par une canalisation 4, une pompe 5 dont la canalisation d'aspiration 6 va jusqu'à un réservoir 7, et par une canalisation 8, le réservoir 7. La canalisation 4 est reliée à un limiteur de pression 9, dont le côté sortie est raccordé au réservoir 7. Le distributeur 3 comprend, pour actionnerson tiroir non représenté, des dispositifs de commande il et 12 qui lors de l'alimentation en fluide de pression (liquide ou gaz), ten- dent à déplacer le tiroir, contre l'action d'un des ressorts de commande 13, 14, dans le sens des flèches 15, 15a indiquées dans les dispositifs de commande 11, 12. Les deux ressorts de commande 13, 14 tendent à maintenir le tiroir dans sa position médiane, lorsque les dispositifs de commande 11, 12 ne sont pas alimentés. Au dispositif de commande 1I est raccordée une canalisation de commande 16 et au dispositif de commande 12 une canalisation de commande 17. La canalisation de commande 16 est reliée à une canalisation de commande 18 qui est raccor- dée au côté refoulement d'une pompe de commande 19 dont la canalisation d'aspiration 20 est reliée au réservoir 7. Un limiteur de pression 18a est relié à la canalisation de comman- de 18. A la canalisation de commande 18 est raccordée une cana- lisation de commande 21 qui va à un étranglement de réglage22. De celui-ci part une canalisation de commande 23 qui va à une soupape d'étranglement 24 du circuit de commande, elle-même reliée par une canalisation 25 au réservoir 7. La canalisa- tion 23 est raccordée à la canalisation 17. Le circuit de commande est référencé en 29. L'étranglement de commande 22 est réalisé sous for- me de générateur de valeursde consigne et la soupape d'étran- glement 24 du circuit de commande est réalisée en tant que capteur de grandeur de réglage relié à la partie mobile du mécanisme de levage par un accouplement mécanique 30. Une pression différentielle s'établissant entre les deux côtés du distributeur 3 du fait du déplacement de l'é- tranglement de réglage 22 provoque un déplacement du distri- buteur 3, d'o il résulte que le vérin 1 est déplacéen étant raccordé au circuit de travail 10. L'accouplement mécanique 30 ramène le déplacement à la soupape d'étranglement 24 du circuit de commande, ce qui modifie la pression différentielle entre les deux côtés du distributeur 3, et le vérin 1 du méca- nisme de levage est séparé du circuit de travail 10 après le déplacement répété du distributeur 3 et il est maintenu dans une position réglée prédéterminée. La Fig. 2 représente une coupe partielle à travers une forme de réalisation possible de la soupape d'étranglement 24. Un corps d'étranglement 42 est réalisé sous forme de pis- ton et il est guidé de façon étanche dans un alésage cylindri- que 41 d'un boîtier 40. La soupape d'étranglement comporte un raccordement de commande 43 et un raccordement d'évacuation 44, qui sont réalisés sous forme d'alésages circulaires. Le piston 42 est relié par une transmission plane linéaire (non représentée) au vérin 1 du mécanisme de levage, également non représenté, de sorte que la course du mécanisme de levage est transformée en une rotation proportionnelle du piston 42, li- mitée à environ 90 , avec une vitesse angulaire w. L'ajuste- ment du piston 42 s'effectue par un mouvement de translation selon la flèche J indiquée. La Fig. 2 représente le piston 42 dans sa position la plus haute, dans laquelle son arête de commande 46 obture complètement le raccordement de commande 43. Le piston est biseauté et de ce fait, son arête de commande 46 forme une ellipse. Lorsque le piston 42 est déplacé par la transmission plane linéaire, l'arête de commande 46 se déplace et dégage une partie de la surface de passage 48 du raccorde- ment de commande 43. Le contour de l'arête de commande 46 est conçu pour que la surface dégagée du raccordement de commande 43 augmente linéairement et qu'en conséquence l'effet d'étran- glement diminue linéairement. La Fig. 3 représente le piston 42 dans la position tournée de 90 par rapport à la Fig. 1, dans laquelle il dégage, par exemple, 50 % de la surface de passage 48. Pour l'accouplement du déplacement du vérin du mé- lO canisme de levage 1 et du piston 42, plusieurs types de trans- mission sont possibles, par exemple une transmission par cour- roie, une transmission par roue dentée ou crémaillère ou une transmission par chaîne. La Fig. 4 représente une autre forme de réalisation de la soupape d'étranglement 24 du circuit de commande con- forme à l'invention. Le couplage du mouvement d'entraînement du vérin 1 du mécanisme de levage avec le piston 42 s'effectue, dans cette forme de réalisation, par l'intermédiaire d'une transmission spatiale non linéaire 30. Cette transmission est constituée par une commande à manivelle non linéaire et par une commande à tige filetée li- néaire. Le piston 42 est bloqué en rotation, dans ce but, par l'intermédiaire d'une nervure de guidage 50 et il est vissé sur une tige filetée 51 qui est solidaire d'une flasque de manivelle 52. Celle-ci est reliée par un accouplement 53 à une autre flasque de manivelle 54 qui est solidaire du vérin 1 du mécanisme de levage. La commande à manivelle est calculée de telle sorte qu'elle transforme un mouvement de rotation uni- forme de l'organe de réglage du mécanisme de levage l en un mouvement rotatif non uniforme de la flasque de manivelle 52, et de ce fait en un mouvement de levage non linéaire du pis- ton 42. La Fig. 4 représente le piston 42 dans sa position la plus basse, dans laquelle son arête de commande circulaire 46 découvre à moitié la surface de passage 48 du raccordement de commande 43. Le vérin du mécanisme de levage doit selon la Fig.4, avoir une plage de rotation de 'Y = 90 . Les points d'articulation 55, 56 de l'accouplement 53 sont disposés sur les flasques de manivelle 54, 52 de telle sorte que leurs vitesses périphériques soient différentes. Une rotation de la flasque de manivelle de commande 54 du vérin du mécanisme de levage 1 entre -450 et +45 provoque une rotation de la flas- que de manivelle 52 entraînant la tige filetée de levage entre -60 et + 300. Une vitesse angulaire constante H du vérin du mécanisme de levage l provoque d'abord un accroisse- ment de la vitesse angulaire S de la tige filetée 51 et de ce fait une vitesse de course élevée du piston 42, lorsque la surface de passage 48 est maximale. Une rotation croissante de la flasque de manivelle 54 provoque une vitesse angulaire constamment décroissante de la tige filetée 51 de sorte que, dans la zone supérieure de la course du piston 42, lorsque la surface de passage 48 n'est plus formée que par un étroit sec- teur de cercle, il se produit des mouvements de course relati- vement petits. La non linéarité de la vitesse angulaire de la tige de levage dépend du décalage angulaire àV des points d'articulation 52, 56 par rapport à un agencementde manivelles parallèles. Dans l'exemple représenté, le décalage QV = + 150. Il en résulte le tracé des vitesses angulaires wS par rapport à la vitesse angulaire constante d'entraînement wHB selon la Fig. 5, et une variation linéaire de la section transversale de la surface de passage 48'sur toute la zone de commande du vérin du mécanisme de levage 1. Les Fig. 6 et 7 montrent une autre possibilité pour faire varier linéairement la surface de passage 48 lorsque le mouvement d'entraînement du vérin du mécanisme de levage l est linéaire. Dans ce but, on utilise une commande par came, qui déplace de façon non linéaire le piston 42 à section droite et à arête de commande circulaire 46. La transmission du mouvement du vérin du mécanisme de levage à l'arête de commande peut, dans ce cas, s'effectuer par une transmission appropriée linéaire, qui entraîne une' came de forme appropriée, laquelle déplace le piston. Dans le cas représenté, le piston 42 est toutefois entraîné luimême de façon uniforme et il s'appuie sur une came fixe excentrée 60. La came 60 plonge dans une cavité de forme correspondante dans le piston 42, de sorte que celui-ci en tournant est dé- placé contre la force d'un ressort de pression 61. Dans le cas représenté, la came 60 est une bille dont le diamètreDK 2482& 0 correspond au diamètre du raccordement de commande 43. Cette bille 60 plonge dans une rainure 62 située sur le côté opposé à l'arête de commande 46 du piston 42; la profondeur de pé- nétration maximale représentée -au point le plus bas de fonc- tionnement du mécanisme de levage- correspond à l'épaisseur du secteur de surface de passage 48 maximal libre du raccor- dement de commande 43. La Fig. 6 représente cette relation à l'aide de surfaces hachurées se correspondant 63 et 64. Une rotation uniforme du piston 42 a pour résultat qu'une arête 62a de la rainure 62 s'appuie sur la bille 60,et que le piston 42 est déplacé vers le haut sur la Fig. 6 en fonction du contour sphérique de la bille 60. Les surfaces hachurées 63 et 64 augmentent en synchronisme et uniformément de sorte que la surface de passage 48 du raccordement de com- mande 43 diminue linéairement lorsque le piston 42 effectue un mouvement de rotation uniforme. Les transmissions décrites sont couplées par force de sorte qu'un mouvement en sens opposé du vérin du mécanisme de levage 1 provoque une variation également non linéaire de la surface de passage du raccordement de commande, d'une fa- çon analogue à ce qui a été décrit ci-dessus. REVENDICATIONS ) Soupape d'étranglement du circuit de commande d'un mécanisme de levage d'un tracteur, cette soupape prenant une position d'étranglement en étant couplée mécaniquement à un vérin du mécanisme de levage et comportant un piston comme corps d'étranglement, celui-ci pouvant effectuer un mouvement de rotation et de translation dans une cage d'étranglement entre un raccordement de commande de section circulaire et un raccordement d'évacuation, et une arête de commande permettant de faire varier la surface de passage du raccordement de com- mande lors du coulissement ou de la rotation du piston, carac- térisée en ce que l'arête de commande (46) décrit, lors d'un mouvement d'entraînement linéaire du vérin du mécanisme de levage (1), avec intercalation d'une transmission (30), un parcours qui permet de faire varier linéairement la surface de passage (48) du raccordement de commande (43). ) Soupape d'étranglement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la transmission (30) est plane et li- néaire et l'arête de commande (46) du piston (42) est une ellipse, dont le sommet recouvre directement le raccordement de commande (43), la transmission (30) transmettant un mouve- ment de rotation uniforme au piston (42). ) Soupape d'étranglement selon la revendication 2, caractérisée en ce que la transmission (30> est un engrenage. 40) Soupape d'étranglement selon la revendication 2, caractérisée en ce que la transmission (30) est une transmis- sion à courroie. ) Soupape d'étranglement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la transmission (30) est une transmis- sion spatiale non linéaire, dont le premier étage transforme un mouvement de rotation du vérin du mécanisme de levage (1) en un mouvement de rotation de l'entraînement du piston, et dont le second étage transforme le mouvement de-rotation de l'entraînement du piston en un mouvement de translation non linéaire de l'arête de commande (46) du piston. ) Soupape d'étranglement selon la revendication 5, caractérisée en ce que la non-linéarité se trouve dans le pre- mier étage de la transmission (30). ) Soupape d'étranglement selon la revendication 6, caractérisée en ce que la transmission du mouvement du vérin du mécanisme de levage (1) au piston (42) s'effectue par l'in- termédiaire d'une commande à manivelle asymétrique (52 à 56) qui permet d'entraîner à une vitesse angulaire variable une tige filetée de levage (51) sur laquelle se trouve le pis- ton (42). 8 ) Soupape d'étranglement selon la revendication 5, caractérisée en ce que la non-linéarité se trouve dans le se- cond étage de la transmission (30). 9 ) Soupape d'étranglement selon la revendication 8, caractérisée en ce que le piston (42) peut se déplacer en effectuant un mouvement de rotation uniforme et en étant appli- qué par ressort contre une surface de came fixe (60). 10 ) Soupape d'étranglement selon la revendication 9, caractérisée en ce que la came est une bille fixe (60) dont le diamètre (DK) correspond au diamètre de l'alésage du raccorde- ment de commande, et qui plonge, en étant excentrée, dans une rainure s'étendant diamétralement dans une face frontale du piston, sur une profondeur correspondant à la surface libre de passage (48) du raccordement de commande (43). ) Soupape d'étranglement selon la revendication 8, caractérisée en ce que le piston (42) se déplace de façon non linéaire pendant le mouvement de rotation uniforme d'une came appliquée par ressort contre lui.