Brevet FR2485651A1 — publié le 19811231

Dispositif de manoeuvre hydraulique, notamment dispositif de direction de véhicule. La présente invention concerne un dispositif de manoeu ou hydrostatique vre bydraulique/, notainnent un dispositif de direction de véhicule, com- prenant - un circuit de fonctionnement ou de travail qui comporte un servcmDteur et un distributeur de oerrrnande relié à ce servomoteur par des canalisations de moteur, lequel distributeur peut être reglé par un organe de car'n2tnde ; et - un dispositif de réaction reproduisant la position du servomoteur en utilisant une conduite de fluide sous pression,et agissant sur le distributeur de commande dans le sens opposé a' 1 organe de commande - Dans un dispositif de manoeuvre connu de ce genre, (Brevet de la République Fédérale Allemande DE-PS 12 93 029) le dispositif de réaction comporte un moteur de mesure rea- lisé de manière à être réuni au distributeur de commande et entrainé par le fluide sous pression circulant vers le servomoteur. Etant donné que le mouvement du moteur de mesure est proportionnel au mouvement du servomoteur, l'effet de retour souhaité est obtenu sans liaison mécanique entre le servomoteur et le distributeur de commande.L'avantage en est que le servomoteur n'est relié au distributeur de commande que par des conduites à fluide sous pression, ce qui Laisse une truande liberté pour la disposition des différents éLéments. Mais dans certaines circonstances, (pression de travail plus élevée, forte usure, etc), ce dispositif de manoeuvre présente néanmoins le risque d'une de'-- rive, et par conséquent, d'un déplacement proportionnel du moteur de mesure qui n'est pas exact Il existe éalement des dispositits de manoeuvre (demandede Brevet R.F.A. publiée après examen 26 29 113) qui comporte un dispositif de retour purement mécanique. Fien entendu, ces derniers sont exempts de dérive.Mais il est nécessaire d'accoupler mécaniquement le distributeur de commande, non seulement avec lorzane de commande mais étalement avec le servomoteur. Cela est extrê- mement gênant pour l'ensembLe de la réalisation ainsi que pour le montage. L'invention a donc pour objet de proposer un dispositif de manoeuvre hydraulique du genre mentionne au dé- but, assurant Le retour uniquement par une conduite de fluide sous pression, et dans Lequel des manques d'étanchéité n'entraînent aucune dérive. Selon l'inventjon, ce resultat est obtenu par le fait que llorgane de commande ait sur le distributeur de commande au moyen d'un ressort, que le servomoteur aFit sur la soupape de surpression au moyen d'un ressort, et que le dispositifde réactioncomporte un circuit de réaction hydraulique dont la pression est dterminée par la soupape de surpression et qui s'exerce sur une surface du distributeur de commande. eTrssce à cette disposition, la position du servomoteur est convertie en une pression hydraulique, à l'aide d'un ressort et d'une soupape de surpression. Le distributeur de commande adopte une position d'équilibre qui, d'une part, dépend d-e cette pression de retour hydraulique et, d'autre part, d'un ressort dont la force est déterminée par la position de l'organe de commande. Dans ce cas, les fuites n'interviennent pas dans le circuit de fonctionnement car seule la position du servomoteur est déterminante. Les fuites dans le circuit de réaction sont elles-aussi sans importance car elles n'ont aucune influence sur la pression de réaction déterminée parla soupape de surpression. Les avantages sont ainsi réunis d'une réaction sans dérive et d'une souplesse de montagne. Le circuit de fonctionnement et le circuit de réaction peuvent entre entièrement séparés l'un de l'autre et être alimentés chacun par une source propre de fluide sous pression. Mais il est également possible de brancher le circuit de réaction et la soupape de surpression entre le caté d'arrivée du distributeur de commande et le réservoir.-Dans ce cas, il suffit d 'une seule source ou pompe de fluide sous pression. Une disposition particulièrement e'conomique est obtenue Lorsque le circuit de réaction et la soupape de surpression sont branchés entre le caté d'évacuation du distributeur de commande et le réservoir. Il en est ainsi car le liquide sous pression est utilisé deux fois. Dans un mode préféré de réalisation, le distributeur de commande comporte entre 1 t entrée et l'évacuation deux ensembles en série de deux étranplements chacun au point de liaison desquels sont dérivées les conduites de travail; les étranglements sont mobiles à l'intérieur de chaque ensembLe en série et les étran lements sembla- bles de chaque ensemble en serine sont mobiles dans des sens opposés. De cette manière, la position du servomoteur est établie par un équilibre de pression. Donc chaque positionnement du distributeur de commande conduit immédiatement, par conséquent sans jeu inutile, à un positionnement du servomoteur.En outre, du liquide sous pression est toujours présent à un niveau de pression suffisant à la sortie du distributeur de commande pour alimenter le circuit dus réaction. Selon un mode de réalisation particulièrement simple, le distributeur de commande comporte un piston dont une surface frontale est charmée par un ressort correspon- dant et dont l'autre surface frontale forme une surface soumise à la pression dans le circuit de réaction. Il convient en outre que le ressort s'appuie contre une face d'un piston d'appui, opposée au servomoteur ou à l'organe de commande, ce piston délimitant une chambre de compensation de pression en liaison avec le circuit de réaction. Cette disposition interdit que la pression de réaction ait une influence quelconque sur la position du servomoteur ou sur la position de ltortane de commande. Dans un autre mode de réalisation de lginvention l'organe de commande peut être accouplé avec une-pompe à main dont les deux raccords sont reLiés avec le cbte de pression dlune soupape de retenue qui s'ouvre vers la source de fLuide sous pression et avec le ctté arrivée du distributeur de commande. Cette pompe à main a pour effet que l'organe de commande peut entre manoeuvré pratiquement sans développer de force en fonctionnement normal, car le liquide sous pression refoulé par la source de fluide sous pression circule par ta pompe à main.Mais il en résulte une limitation automatique de la vitesse d'actionnement lorsque la source de fluide sous pression ne délivre pas suffisamment de liquide; dans cecas, il faut fournir une force correspondante à l'or- wane de commande. En fonctionnement de secours, la pompe à main est ainsi utilisée comme une pompe de secours. Selon une distribution particulièrement avantapeuse, la pompe à main refoule par unité de course au moins autant de liquide sous pression que le servomoteur par unité de course. De cette manibre, Le fonctionnement de secours peut astre assuré tout en maintenant encore en fonctionnement le circuit d e retour. En outre, il est recommandé que le c8té sous pression de la source de fluide sous pression soit relié au réservoir par une soupape de retenue d'aspiration. De cette manière, en cas de panne de la source de fluide sous pression, celleci est shuntée par cette soupape de retenue. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé sur lequel La Figure unique représente schématiquement un dispositif de manoeuvre selon lwinvention. Un circuit de fonctionnement 0 comporte une source 1 de fluide sous pression sous la forme d'une pompe, un distributeur de commande 2 et un servomoteur 3. La pompe aspire du liquide hydraulique dans un réservoir 4 et le refoule, à par tir de son caté sous pression 5, par deux paires comprenant chacune deux soupapes de retenue 6, 7 et R, 9 vers le caté d'entrée 10 du distributeurde commande 2. Le servomoteur com porte un piston 12 mobile dans un cylindre pilet dont la tiee de piston 13 ait sur le dispositif à manoeuvrer, par exem ple des roues directrices.Le piston sépare l'une de autre de travail detx chambres 14 et 15 qui sont reliées par des conduites de moteur ld et 17 avec les raccords de moteur 18, 19 du dis tributeur 2. Le c8té de sortie 20 du distributeur de commande 2 est pas relié directement au réservoir 4, mais par un circuit de réaction 21, une soupape de surpression 22 et une conduite de réservoir 23. Le circuit de réaction 21 comporte une conduite 24 de fluide sous pression qui relie entre elle une chambre sous pression 25 et une chambre sous pres. sion 2e. La soupape de surpression 22 comporte un tiroir 27, poussé sur un c8té par un ressort 28 qui s'appuie contre un piston d'appui 29 accouplé avec la tige de piston 13. La face frontale Rauche 30 détermine avec un siège de soupape 31 fixe par rapport au bottier, la position A'étranzNlement de La soupape de surpression 22.Le tiroir 2/ adopte une posi tion d'équilibre qui dépend d'une part de la position du ser vomoteur 3 et de la compression du ressort 2R qui en dépend, et d'autre part de la force Pi qui est duale à la valeur de la surface frontale 30 multipliée par la pression p dans le cir cuit-de réaction 21. Etant donné que cette pression p est établie par la soupape de surpression 22, elle est une mesure exacte de la position du servomoteur 3. 2 Le distributeur de commande/comporte un piston 32 poussé par un ressort 33 sur ltune de ses faces, ce ressort s'appuyant contre un-piston d'appui 34 qui peut être déplacé axialement à l'aide dtun organe de commande 35. Sur l'autre face du piston 32 s'exerce une force P2 qui est égale à la valeur de la surface 36 multipliée par la pression p. Par conséquent, la position du servomoteur 3 est ramenée du distributeur de commande 2 sous forme de la pression p. Une chambre de compensation 37 se trouve derrière le piston d'appui 29 et une chambre de compensation 3R derrière le piston d'appui 34. Ces deux chambres sont reliées avec le circuit de réaction par une conduite de compensation 39 pour éviter toute réaction de la pression de réaction p sur la position du moteur ou de l'organe de commande. Les raccords de moteur lS et 19 du distributeur de commande 2 débouchent dans des logements annulaires 39 et 40. Us piston comporte deux collerettes 41 et 42 qui sé- parent deux logements annulaires 43 et 44 du cSté d'entrée d'un logement annulaire 46 du caté de sortie sur le piston. Par conséquent, deux étranglements A et B respectivement C et D sont reliés en série , et,sous l'effet d'un mouvement du piston, les étranglements A et D varient ensemble dans un sens et les étranglements B et C varient ensemble dans L'autre sens. LJorzane de commande 35 est accouplé avec une pompe à main 46 qui comporte un cylindre 47, un piston 48 et une tige de piston 49. Une chambre de pression 50 est reliée à un point 51 entre les soupapes de retenue 6 et 7 et l'autre chambre 52 est reliée avec un point 53 entre les soupapes de retenue 8 et 9. En outre, le cbté sous pression 5 de la source 1 de fluide sous pression est relié au réservoir 4 par une soupape de retenue 54. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant. Lorsqu'en fonctionnement normal, le servomoteur 3 se déplace de la distance xl, cela produit une compression correspondante du ressort 28. Elle conduit à une position d'équilibre du tiroir 27 dans laquelle: P1 = C1 . xl où C1 est la constante d'élasticité du ressort 28. Etant donné que la soupape de surpression 22 se règle dans cette position d'équilibre, il apparait dans le circuit de réaction 21 une pression de réaction p proportionnelle à la force p1.Si le déplacement de 11 organe de commande est dé signé par x2, le tiroir 32 de distributeur de commande 2 adopte aussi une position d'équilibre selon l'équation P2 = C2 0 x2 où C2 est La constante d'élasticité du ressort 30. b;i l'organe de commande 35 déplace léRDèrement la tize de piston 49 vers la gauche, la pression augmente au raccord de moteur 19 tandis qu'elle diminue au raccord de moteur 18. Par conséquent, Le piston du servomoteur 3 se dé- place vers la gauche. Cela entraine une compression du res- sort 28 et une augmentation de la pression de réaction p. Il en résulte que le tiroir 32 du distributeur de commande 2 est ramené en position médiane, contre la force du ressort 33. Il en résulte un déplacement de l'organe de commande 35 vers La droite. Les variations de distance s'établissent en fonction du rapport de transmission de ltensemble. Dans ce rapport de transmission interviennent les constantes élastiques des ressorts 28 et 33 ainsi que les valeurs des surfaces frontales 30 et 3( > . Certaines fuites dans le circuit de retour 21 sont donc sans importance. Si l'on suppose maintenant qu'une force perturbatrice S s'exerce par 11 extérieur sur le servomoteur 3, la tige de piston 13 se déplace un peu vers la Fauche. Par conséquent, la pression de retour p augmente et déplace le tiroir 32 légèrement vers la droite. Cela a pour effet que la pression dans la chambre de travail 14 augmente jusqu'à ce que la force S soit compensée. S'il se produit une fuite le Long du piston 12, elle est sans importance car la source d de fluide sous pression délivre du liquide en conséquence et la pression de réaction p n2en est pas perturbée.Si l'or- ,áne de commande 35 est réglé et qu'une force perturbatrice S s'exerce. simultanément, les deux fonctions décrites cidessus se superposent dans le sens qui convient. Sous l'effet dlun déplacement du servomoteur 3, le fluide sous pression refoulé se partae en une partie qui passe directement vers le ctté d'évacuation 20 par les étranFlements, et une autre partie qui passe vers le cbté d'évacuation par le servomoteur. Dans les deux cas, il exis te dans le circuit de retour 21 suffisamment de fluide s us pression pour établir la pression de retour p. Le mouvement de ltorgane de commande 35 est-assis t4 par la pompe à main 46. Autrement dit, quand le piston se se déplace, La source 1 de fluide sous pression délivre du liquide au c & é d'aspiration tandis que le liquide sur le c5té sous pression de la pompe 40 arrive au c5té sous pression 10 du distributeur de commande 2. Tout d'abord, si l'or eane de commande 35 est déplacé avec une vitesse Si élevée que le liquide sous pression délivré par la source 7 ne surfit pas, la pompe à main 46 est charmée et ltorgane de commande 35 subit une résistance plus élevée.Ainsi, par exemple le conducteur du véhicule reçoit une importante information lui indiquant que le système est entraîné trop rapidement. Si par exemple la pompe à main sous l'effet dtun réclame vers la droite déplace une plus grande quantité de liquide sous pression que la source 1 ne peut en fournir, la pression diminue au point 5 et dans la chambre de travail 50 tandis que la pression dans la chambre de travail 52 se maintient à une valeur prédéterminée par la charge extérieure du système. Dans ces conditions, les soupapes de retenue 7 et R sont donc fermées. La pression au point 5 s'abaisse donc au-dessous de la pression de réservoir de sorte que du liquide sous pression est aspiré par la soupape de retenue 54. Un cas particulier de ce dernier fonctionnement est la commande de secours, à savoir quand la source 1 de fluide sous pression ne délivre plus du tout de liquide sous pression. La pompe à main 46 assure ainsi toute la charge. Du liquide sous pression est aspiré par la soupape de retenue 54 et est refoulé par la soupape de retenue 7 ou 9. Pour que le circuit de réaction fonctionne correctement dans cette situation, la pompe à main doit refouler une quantité de liquide au moins aussi importante que celle qui est refoulée par Le piston 12 du servomoteur 3. De cette manière, il est possible de conserver au moins approximativement la commande et la réaction, même en fonctionnement de secours. La figure illustre un dispositif de manoeuvre selon lXinvention, destiné à des mouvements de translation. il est aussi possible d'utiliser des modes de réalisation dans les- quels sont produits des mouvements de rotation ou des cembi- naisons de rotation et de translation. Par exemple, le servomoteur peut agir sur la barre d'accouplement d'un di SpOSitiI' de direction, et la soupape de surpression 22 est montée sur un pivot correspondant, de sorte que le positionnement ssef- fectue par rotation. La possibilité existe épatement de disposer le circuit de réaction 21 en parallèle avec le circuit de fonctionnement 1, donc de le brancher déjà sur le caté sous pression 10 du distributeur de commande. En outre, le circuit de réaction 21 peut aussi être alimenté par une pompe qui lui est propre. Le dispositif de manoeuvre décrit ntest pas destiné uniquement à la direction d'un véhicule. il est également possible dlobtenir une réaction exempte de dérive dans d'autres systèmes entièrement hydrauliques. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de manoeuvre hydraulique, notamment un dispositif de direction de véhicule, comprenant: - un circuit de fonctionnement ou de travail qui comporte un servomoteur et un distributeur de commande relié a ce servomoteur par des canalisations de moteur, lequel distributeur peut etre réglé par un organe de commande ; et - un dispositif de réaction reproduisantla position du servomoteur en utilisant une conduite de fluide sous pression et agissant sur le distributeur de commande dans le sens opposé à l'organe de commande, dispositif caractérisé en ce que ltorgane de commande t35) aFit sur le distributeur de commande (2) au moyen d'un ressort (33) et que le servomoteur (3) axait sur une soupape de surpression (22) au moyen dlun ressort (28), le dispositif de réaction comportant un circuit de réaction (21) hydraulique dont la pression (p) est prédéterminée par la soupape de surpression et qui s'exerce sur une surface de pression (36) du distributeur de commande. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de réaction (21) et la soupape de surpression (22) sont branchés entre le caté arrivée (lO) du distributeur de commande (2) et le réservoir (4). 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de réaction (21) et la soupape de surpression (22) sont branchés entre le ctté d'évacuation (20) du distributeur de commande t2) et le réservoir (4). 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le distributeur de commande (2) comporte, entre l'entrée et la sortie, deux ensembles en serie de deux tranFlements chacun (A, B; C, D), au point de Liaison desquels sont branchées les conduites de fonctionnement (l6, 17), les étranzlements étant mobiles à l'intérieur de chaque ensemble en série et les étranFle- ments semblables de chaque ensemble ensérie étant mobiles dans des sens opposés. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications l à 4, caractérisé en ce que le distributeur de commande (2) comporte un piston (32), qui par une surface ayant est charpie par un ressort (33) correspondant et dont l'autre surface frontale (36) constitue une surface de pression soumise à la pression (p) dans le circuit de réaction (21). (; - Dispositif selon l'une queloonque des revendis cations 1 à 5, caractérisé en ce que lesressorts (28, 33) s'appuient contre une face d'un piston d'appui (29, 34) op posée au servomoteur (3) ou à l'organe de commande (35), ce piston d'appui délimitant une chambre (37, 38) de pression de compensation reliée au circuit de réaction (21). 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications l à 6, caractérisé en ce que lBorgane de commande (35) est accouplé avec une pompe à main (46) dont les deux raccords sont reliés avec le côté sous pression dune soupape de retenue (6, 9) s'ouvrant vers une source (1) de fluide sous pression, et avec le côté écoulement du distributeur de commande (2). 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la pompe à main (46) refoule par unité de course au moins autant de liquide sous pression que le servomoteur (3) par unité de course. 9 - Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le côté sous pression (5) delta source (1) de fluide sous pression est relié au réservoir (4) par une soupape de retenue d'aspiration (54).