Brevet FR2489438A1 — publié le 19820305

L'invention concerne une soupape du type à tiroir, notamment constituant une partie d'un appareil en forme de bloc de commande, comprenant un tiroir coulissant longitudinalement dans un alésage, auquel sont raccordés radialement des canaux d'amenée et de départ de fluide, pour commander la liaison entre une pompe et un utilisateur d'énergie de pression, de préférence commutable pour être chargé dans chaque direction, entraînant un engin mécanique capable de fournir de l'énergie mécanique dans-des-conditions de marche déterminées, ce tiroir à coulissement longitudinal présentant une gorge annulaire qui, dans la position neutre du tiroir, met en communication un espace annulaire, relié à la pompe, du carter enveloppe du tiroir, avec un canal relié à la conduite de sortie de fluide, le tiroir pouvant coulisser, à partir de cette position neutre, dans au moins une position dans laquelle le canal, relié à la pompe à travers le tiroir, est relié avec un canal du carter relié à la conduite d'amenée à l'engin utilisateur d'énergie, et dans laquelle, en même temps, un canal relié à la conduite de retour de l'utilisateur est relié à la conduite d'évacuation de fluide à travers le tiroir, un piston de freinage étant prévu dans l'alésage axial du tiroir, servant à étrangler le courant de fluide de l'utilisateur vers l'évacuation, en coulissant contre la force d'un ressort, étant chargé par la pression sur une face frontale, le fluide de pression s'écoulant vers la chambre en avant de cette face frontale, à travers un perçage d'amenée prévu dans le tiroir, ce piston de freinage présentant également une gorge annulaire, laquelle, dans la position du piston déplacé contre la force du ressort, relie entre eux deux perçages prévus dans le tiroir, dont l'un, en position déplacée du piston, est relié avec la conduite de retour de l'utilisateur, et l'autre est relié à un canal de retour au réservoir du fluide. Dans les soupapes à tiroir de ce genre avec piston de freinage, ce dernier, lorsque l'installation prévue comme consommatrice d'énergie hydraulique est entranée à l'état de freinage, par étranglement du courant sortant de l'utilisateur, sert à freiner l'installation prévue comme utilisatrice d'énergie, de telle manière que la vitesse de déplacement de ce courant corresponde à celle du courant provenant de la pompe. Pour cela, cependant, une difficulté se pose, pour obtenir, pour la commande du piston de freinage sur le côté d'écoulement de sortie, un signal de pression approprié. En effet, sur ce côté, la pression est relativement réduite tandis que, sur l'autre côté, la pression est plus élevée, malgré l'effet de freinage sur le côté d'amenée de la pompe vers l'installation prévue comme utilisateur d'énergie, et, sur chaque côté du piston, en tenant compte de la symétrie désirée pour la commande dans les deux directions de déplacement, il est prévu un ressort de même puissance. Une solution efficace pour la résolution de ce problème est connue par le brevet DE OS 2 647 140. 24ais cette solution nécessite des perçages supplémentaires dans le carter de soupape. La présente invention a pour but de réaliser, sans nécessiter de tels perçages dans le carter, une disposition de soupape avec piston de freinage qui donne la possibilité d'un freinage permanent de l'installation prévue comme utilisateur d'énergie, et qui s'oppose à ce que l'utilisateur se déplace plus rapidement que le courant provenant de la pompe pour un manque de remplissage Dans ce but, la soupape conforme à l'invention est caractérisée en ce que, dans le perçage d'amenée de fluide dans le tiroir coulissant, est disposé un emplacement d'étranglement, et que, dans le piston de frein, dans la suite du courant de fluide de pression arrivant à travers le perçage d'amenée, est prévu un autre emplacement d'étranglement, la charge en fluide de pression de la surface frontale du piston de frein ayant lieu à partir d'une chambre qui est située, dans ce courant de fluide, entre les deux emplacements d'étranglement. Suivant différents modes de réalisation, caractéristiques de l'invention, il est prévu que la liaison entre la chambre en amont du point d'étranglement et la chambre en avant de la surface frontale du piston de frein, est formée par une fente sur le pourtour du piston de frein ; la chambre en amont du second point d'étranglement est reliée à la chambre en avant de la surface frontale du piston de frein, par un second canal de liaison, dans lequel est disposée une soupape d'arrêt s'ou- vrant vers la chambre située en amont du second point d'étranglement ; l'arête postérieure, en direction de la fermeture, de la gorge annulaire du piston de frein, est constituée comme un siège de soupape coopérant avec une surface annulaire prévue dans le tiroir coulissant ; une conduite de contournement est prévue dans le piston de frein ; un autre perçage est disposé de telle manière qu'il soit connecté en parallèle avec le point d'étranglement sur le coté commandant l'écoulement du fluide vers l'utilisateur. La description ci-après se rapporte à un exemple de réalisation de l'invention, avec référence à la figure unique du dessin annexé. Dans le carter 1, est prévu un alésage 3, dans lequel peut coulisser un tiroir de soupape 2. Coaxialement à l'axe longitudinal du tiroir 2, sont prévus, dans celui-ci, deux alésages 4 qui sont décalés entre eux d'une manière décrite dans la suite. Dans chacun de ces alésages 4 peut coulisser un piston de freinage 5. Dans le carter 1 sont prévus plusieurs canaux, qui sont disposés autour de l'alésage 3D soit comme des perçages radiaux, soit comme des chambres annulaires. Parmi ces canaux, le canal 6 et le canal 7 sont raccordés à la pompe, non représentée au dessin. Le canal 8 est relié à un côté de l'installation prévue comme utilisateur d'énergie, et le canal 9 est relié à l'autre côté de cette installation. Les canaux 10, 11 et 12 sont raccordés, par une conduite de sortie, à un réservoir sans pression Le canal 13 est relié à une chambre annulaire, autour d'un autre alésage, non représenté au dessin, dans lequel peut coulisser un autre tiroir de soupape, également non représenté. La disposition est telle, que, dans la position neutre de cet autre tiroir7 non représenté, le canal 13 est relié à la pompe tandis que, dans la position commandée de cet autre tiroir, le canal 13 est obturé. Dans le tiroir ou coulisseau de soupape 2, est prévue une gorge annulaire 14 qui, dans la position neutre du tiroir, relie le canal 13 au canal 12. D'autres perçages supplémentaires 15 et 16 permettent, lors d'un déplacement seulement partiel, un écoulement étranglé du fluide du canal 13 vers le canal 12. Dans le tiroir 2 est prévu un perçage latéral 17, qui est en liaison avec un perçage latéral 18, à partir duquel un perçage d'étranglement 19 (par exemple de 1 millimètre de diamètre) débouche dans l'alésage 4 r qui est en communication permanente avec la gorge annulaire 20 prévu dans le piston de frein 5. Dans le tiroir 2, décalé en direction du pourtour par rapport au perçage 17, est prévu un autre perçage 21, d'oû débouche un autre perçage 22, également dans l'alésage 4. Le perçage 21 est prévu de telle manière que, lors d'un déplacement du tiroir 2, à partir de sa position neutre, devant la paroi de l'alésage 3, il se trouve entre les canaux 7 et 9 ainsi que 6 et 8. Dans le piston de frein 5, de la gorge annulaire 20, part radialement un autre perçage 23 vers une chambre intérieure 24 à laquelle le perçage allongé 26 se raccorde, à travers un plus grand perçage d'étranglement 25. Le perçage allongé 26 débouche dans la surface frontale extérieure 27 du piston de frein 5 Contre un épaulement 28 du piston de frein 5, s'appuie un ressort 29 dont l'autre extrémité s'appuie contre un bouchon d'obturation 30. Dans l'état complétement sorti du piston de frein 5, celui-ci s'applique avec sa face frontale 27, contre un appendice 31 du bouchon 30, de telle manière que le canal 26 est obturé. L'alésage 4 pour le piston de frein 5 est constitué d'une surface intérieure décalée La portion d'alésage ainsi agrandie 34 forme, avec la portion plus étroite de l'alésage 4, une surface annulaire 33, contre laquelle le piston de frein 5 s'applique avec une surface du siège de soupape 35 9 Devant cette surface, est prévue, dans le piston de frein 5, une gorge annulaire 36, a' travers laquelle, à l'état d'extension du piston de frein 5, les perçages 37 et 38 prévus dans le tiroir coulissant communiquent entre eux.A l'état de déplacement du tiroir 2 vers l'un des côtés, par exemple vers la droite de la figure, le perçage 38 est en communication avec le canal 11 et le percage 37 avec le canal 9, tandis que, de l'autre coté, le perçage 37a est en liaison avec le canal 6 et le perçage 38a est en liaison avec le canal 8 Par contre, dans le cas d'un déplacement du tiroir 2 vers la gauche de la figure, le perçage 38a est mis en communication avec le canal 10, le perçage 37a avec le canal 8, le percage 37 avec le canal 7, et le perçage 38 avec le canal En vue dgun contournement de by-pass du siège de soupape 33, 35, il est prévu, dans le piston de frein 5, deux perçages 39 et 40, qui sont en liaison l'un avec l'autre.En réalité, au lieu d'un simple perçage rectiligne traversant, sont prévus deux perçages dont les axes forment entre eux un angle, pour permettre une meilleure répartition des forces produites lors de la traversée du fluide. La gorge annulaire 20 est en communication, par l'intermédiaire d'une fente formée autour de la portion 45 du piston de frein, avec la chambre 44 située en avant de la surface frontale 43 du piston de frein 5. Pour des raisons de facilité de fabrication, cette surface frontale 43 est formée par une pièce en forme de bouchon 42, qui est vissée dans le piston de frein 5. Dans cette pièce 42, est prévu un perçagelongitudinal 46 qui peut être obturé par une bille de soupape d'arrêt 47, qui s'appuie-contre un ressort 48. La chambre 44 formée en avant de la surface frontale 43 du piston de frein 5 se trouve ainsi en communication, à travers le canal 46 et la soupape d'arrêt 47, 48, avec la chambre intérieure 24. Le mode de fonctionnement de cette soupape est le suivant : Lors de la positionenextensiondu tiroir 2, le perçage 17 sur le côté arrivée de la pompe, est en liaison avec le canal 7, de telle sorte que le fluide sous pression s'écoule, à partir de la pompe, à travers le canal 7, le perçage 17, le perçage 18, l'emplacement d'étranglement 19, le perçage 23, la chambre 24, l'autre emplacement d'étranglement 25, et le per çage allongé 26, vers la chambre située en avant de la surface frontale 27 du piston de frein 5, qui est en communication avec une conduite d'évacuation sans pression. Grâce aux deux emplacements d'étranglement successifs 19 et 25, se trouve ainsi formée une chaîne d'étanglement, dans laquelle la chambre 24 se trouve entre les deux étranglements, de telle sorte que la pression dans cette chambre 24 est obtenue en rapport des sections de passage des deux étranglements. Si l'on admet que ces deux étranglements sont de même grandeur de section de passage, la pression dans la chambre 24 est environ égale à la moitié de la pression régnant dans le canal 7.Cette pression qui règne dans la chambre 24 règne également dans la gorge annulaire 20 et elle se répartit ainsi, à travers la fente formée sur le pourtour de la portion 45 du piston de frein, dans la chambre 44, de telle sorte que, sous l'effet de la pression exercée sur la surface frontale 43, le piston de frein est déplacé contre la force du ressort 29. Grâce à l'effet d'étranglement produit dans la fente de la portion 45, ce déplacement contre la force du ressort 29 se trouve amorti. Cependant, le déplacement du piston de frein en direction de la fermeture du siège de soupape 33, 35 peut avoir lieu très brusquement, car, lors du déplacement dans cette direction sous l'effet de la force du-ressort 29, la soupape d'arrêt 47 s'ouvre. Le fluide de pression qui se trouve dans la chambre 44 en avant de la surface frontale 43 peut ainsi s'écouler très rapidement à travers la soupape dSarrêt 47 dans la chambre 24, et, de là, à travers le perçage longitudinal 26, l'effet d'étranglement de l'emplacement 25 étant nettement inférieur à l'effet d'étranglement produit dans la fente autour de la por- tion 45 du piston. I1 est connu de prévoir des soupapes à siège en liaison avec des tiroirs coulissants longitudinalement. Habituellement, de telles soupapes à siège sont utilisées pour permettre une obturation plus étanche que celle qui pourrait être obtenue, avec un tiroir cylindrique coulissant dans un alésage cylindrique, avec une fente nécessaire pour un coulissement sans coincement. Cependant, dans le cas prévu ici l'emploi d'une soupape à siège, le but recherché est différent. En effet, dans le cas où, au lieu d'une soupape à siège, il serait prévu, de la manière usuelle, seulement une arête sur un perçage et une arête sur le passage de la gorge annulaire 36 et la partie cylindrique du piston de frein 5, il serait alors nécessaire, pour obtenir un effet d'étanchéité suffisant, d'engager le piston de frein 5 suffisamment profondément, avec la conséquence que, lors de l'ouverture, le piston devrait parcourir un certain chemin, nécessitant un temps relativement long jusqu'à ce que a'arête de la gorge annulaire 36 ait été libérée. Grâce à l'utilisation d'une soupape à siège, ce temps mort est considérablement réduit. Grâce à l'emploi d'une chaîne d'étranglements formée de deux emplacements d'étranglement 19 et 25, il est non seulement possible d'obtenir un signal continu, mais il est également possible d'obtenir, sur la surface frontale du côté d'écoulement, une pression plus élevée que sur le côté admission relié à la pompe, ce qui évite le risque d'un manque d'alimentation de l'utilisateur. De cette manière, le but recherché est sûrement atteint, à savoir de permettre un freinage continu de l'utilisateur et d'éviter un manque d'alimentation sur ce dernier. En outre, le montage dans la soupape de commande est plus simple. Au contraire du côté écoulement de l'utilisateur, sur lequel est obtenu l'effet mentionné, le fluide de pression sur le caté d'amenée, peut passer librement à travers l'autre perçage 22, vers l'utilisateur de telle sorte que l'effet d'étranglement dans le perçage 19 qui est connecté, sur le côté amenée, en parallèle avec l'autre perçage 22, ne se produit pas, de sorte que sur le côté amenée, une chute de pression plus faible est nécessaire pour la commande. REVENDICATIONS 10) Soupape à tiroir, notamment constituant une partie d'un appareil en forme de bloc de commande, comprenant un tiroir coulissant (2) longitudinalement dans un alésage (3)auquel sont raccordés radialement des canaux (6,7,8,9) d'amenée et de départ de fluide, pour commander la liaison entre une pompe et un utilisateur d'énergie de pression, de préférence commutable pour être chargé dans chaque direction, entraînant un engin mécanique capable de fournir de l'énergie mécanique dans des conditions de marche déterminées, ce tiroir (2) à coulissement longitudinal présentant une gorge annulaire (14) qui, dans la position neutre du tiroir, met en communication un espace annulaire, relié à la pompe, du carter enveloppe du tiroir, avec un canal relié à la conduite de sortie de fluide, le tiroir pouvant coulisser, à partir de cette position neutre, dans au moins une position dans laquelle le canal, relié à la pompe à travers le tiroir, est relié avec un canal (8) du carter relié à la conduite d'amenée à l'engin utilisateur d'énergie, et dans laquelle, en meme temps, un canal (9) relié à la conduite de retour de l'utilisateur est relié à la conduite d'évacuation de fluide à travers le tiroir, un piston de freinage (5) étant prévu dans l'alésage axial (3) du tiroir, servant à étrangler le courant de fluide de l'utilisateur vers l'évacuation, en coulissant contre la force d'un ressort, étant chargé par la pression sur une face frontale, le fluide de pression s'écoulant vers la chambre en avant de cette face frontale, à travers un perçage d'amenée prévu dans le tiroir, ce piston de freinage (5) présentant également une gorge annulaire, laquelle, dans la position du piston déplacé contre la force du ressort, relie entre eux deux perçages prévus dans le tiroir, dont l'un, en position déplacée du piston, est relié avec la conduite (9) de retour de l'utilisateur, et l'autre est relié à un canal de retour au réservoir du fluide, soupape caractérisée en ce que, dans le perçage (17, 18) d'amenée de fluide dans le tiroir coulissant (2), est disposé un emplacement d'étranglement (19), et que, dans le piston de frein (5), dans la suite du courant de fluide de pression arrivant à travers le perçage d'amenée (17, 18), est prévu un autre emplacement d'étranglement (25), la charge en fluide de pression de la surface frontale (43) du piston de frein (5) ayant lieu à partir d'une chambre (24) qui est située, dans ce courant de fluide, entre les deux emplacements d'étranglement (19 et 25). 20) Soupape suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la liaison entre la chambre (24) en amont du point d'étranglement (25) et la chambre (44) en avant de la surface frontale (43) du piston de frein (5), est formée par une fente sur le pourtour du piston de frein (5, 45). 30) Soupape suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la chambre (24) en amont du second point d'étranglement (25) est reliée à la chambre (44) en amont de la surface frontale (43) du piston de frein (5) par un second canal de liaison (46), dans lequel est disposée une soupape d'arrêt (47) s'ouvrant vers la chambre (24) située en amont du second point d'étranglement (25). 40) Soupape suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'arête postérieure (35), en direction de la fermeture, de la gorge annulaire (36-) du piston de frein (5), est constituée comme un siège de soupape (35, 33) coopérant avec une surface annulaire (33) prévue dans le tiroir coulissant (2). 50) Soupape suivant la revendication 4, caractérisée en ce que, comme contournement de by-pass du siège de soupape (33, 35), il est prévu au moins une conduite de contournement (39, 40) dans le piston de frein (5). 60) Soupape suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que, dans le tiroir coulissant (2), est prévu un autre perçage (22) disposé de telle manière qu'il soit connecté en parallèle avec le point d'étranglement (19) sur le caté commandant l'écoulement du fluide vers l'utilisateur.