Brevet FR2509006A1 — publié le 19830107

mécanisme de comadhdruiucmpratueral- ment réglable. L'invention-concerne un mécanisme de commande hy- draulique comportant un étranglement réglable, dans lequel deux éléments de tiroir pouvant se déplacer l'un par rap- port à l'autre comportent des première ou seconde ouver- tures de commande, associées à une surface d'étanchéité commune, qui sont respectivement délimitées, au moins d'un côté, par une arête s'étendant transversalement par rapport à la direction de déplacement. Dans un mécanisme de commande connu de ce type (demande de brevet allemand publiée sous le No 23 53 068), à savoir un mécanisme de direction, dans un perçage du bo 3 tier sont prévus deux éléments de tiroir rotatif en forme de manchons qui peuvent être tournés l'un par rapport à l'autre d'un angle limité à partir d'une position neutre, au moyen d'un volant de direction, à l'encontre de la force de ressorts de rappel Les éléments de tiroir com- portent des ouvertures de commande qui forment plusieurs étranglements Parmi ceux-ci se trouve un étranglement de position neutre qui est ouvert dans la position neutre pour évacuer du liquide sous pression de la pompe directement vers le réservoir, et se ferme après un mouvement relatif d'un angle de rotation prédéterminé, pendant que simultané- ment des étranglements se trouvant dans le circuit aller et dans le circuit de retour s'ouvrent pour envoyer du liquide au moteur de commande du mécanisme de direction, en passant par un moteur de mesure, et le renvoyer du méca- nisme de direction au réservoir L'étranglement de position neutre comporte quatre points d'étranglement d'un premier type et huit points d'étranglement d'un second type qui sont tous branchés en parallèle Les points d'étranglement du premier type comportent des ouvertures de commande qui sont délimitées par des arêtes s'étendant suivant la direc- tion axiale Dans le second type, les ouvertures de commande dans les manchons extérieurs de tiroir rotatif sont cons- titués par des perçages plus grands et des perçages plus petits décalés suivant la direction périphérique L'ouver- O mil""- ture de commande sur le manchon irtérieur de tiroir rotatif comporte une première section de rainure axiale possédant la largeur des perçages plus grands et une seconde section de rainure axiale possédant la largeur des perçages plus petits Les points d'étranglement mentionnés en dernier doivent permettre d'aplatir la pente de la caractéristique de la chute de pression. Ces mécanismes de commande et des mécanismes sem- blables ayant un effet d'étranglement, par exemple des soupapes de priorité, sont utilisés principalement dans des montages comportant des circuits de retour ou de régu- lation Dans ce cas, dans différents états de fonctionne- ment, il apparait des instabilités qui se traduisent par exemple par des variations de pression dans le système. On ne peut pas remédier à ces instabilités en donnant une pente plus faible à certaines parties de la caractéris- tique d'étranglement. L'invention se propose de fournir un mécanisme de commande du type décrit ci-dessus, qui assure une meilleure stabilité en fonctionnement. Ce problème est résolu suivant l'invention grâce au fait qu'à l'arête de la seconde ouverture de commande se raccorde, sur au moins la plus grande partie de sa longueur, une surface de délimitation dont la distance par rapport à la surface d'étanchéité diminue dans la direction du mouvement, de sorte que lors d'un mouvement relatif il apparait entre la surface de délimitation et la surface d'étanchéité un canal d'étranglement plat possédant une largeur importante par rapport à sa profon- deur et de longueur variable, et que sur au moins une partie -appelée section exponentielle ci-après de la surface de délimitation sa distance par rapport à la sur- face d'étanchéité suivant la direction longitudinale du canal d'étranglement a sensiblement l'allure d'une fonc- tion exponentielle. Avec cette construction, les caractéristiques d'étranglement valables pour différents débits pour une même chute de pression ont approximativement la même pente. Si le débit varie, que ce soit en raison d'un processus d'étranglement ou en raison du fait qu'une pompe d'ali- mentation associée est entraînée avec une vitesse va- par exemple par un moteur de véhicule riable,/pour une dhute de pression prédéterminée on ob- tient, après comme avant, sensiblement la même pente que celle qui sert à l'amplification dans le circuit de régu- lation Par conséquent, on obtient la stabilité élevée visée. L'effet visé est obtenu à l'aide du large canal d'étranglement plat de longueur variable On peut agir fortement sur les caractéristiques en agissant sur la forme d'une des surfaces de délimitation A l'aide de la section de cette surface de délimitation qui suit sensiblement une fonction exponentielle, on peut donner sensiblement la même pente à l'ensemble des caracté- ristiques pour une chute de pression prédéterminée res- pective En outre, le liquide circule dans le canal d'étranglement plat sous la forme d'une pellicule relativement mince qui fait contact avec la surface d'étanchéité ou la surface de délimitation sur une aire importante En raison du frottement au niveau de ces surfaces et du frottement entre des couches de liquide voisines dans la pellicule, le liquide est, au total, fortement freiné Par conséquent, il suffit de canaux d'étranglement relativement courts pour obtenir un fort effet d'étranglement Ce type d'étranglement ne provoque aucune augmentation de vitesse perturbatrice; par conséquent, il n'apparaît ni bruits trop importants, ni phénomènes de cavitation. De façon avantageuse, on prévoit que la surface de délimitation comporte une section finale qui se rac- corde à une des extrémités de la section exponentielle, et qui conduit progressivement de la section exponen- tielle jusqu'à une distance nulle par rapport à la sur- face d'étanchéité De cette manière, on peut fermer complètement l'étranglement après une course de travail finale. En outre, il est avantageux que la surface de délimitation comporte, à la suite de l'autre extrémité de la section exponentielle, une section initiale dont l'angle des tangentes mesuré entre les tangentes menées dans le prolongement de l'arête de ia premirre ouverture de commande au niveau de la surface d'étanchéité et de la surface de délimitation est égal au maximum a l'angle des tangentes au niveau de l'extrémité qui s'y raccorde de la section exponentielle et diminue en direction de la seconde ouverture de commande Dès que cette section initiale chevauche l'arête de la première ouverture de commande, il apparait dans la caractéristique d'étran- glement un aplatissement qui est intéressant en liaison avec des mécanismes de commande pour des mécanismes de direction et des mécanismes semblables, comme cela sera expliqué plus en détail ci-après. Bien que fondamentalement de faibles angles de transition soient admissibles, de préférence la section initiale et/ou la section finale se raccordent tangen- tiellement à la section exponentielle. Lorsque les ouvertures de commande sont délimitées des deux côtés par des arêtes parallèles, une surface de délimitation peut se raccorder respectivement aux deux arêtes de la seconde ouverture de commande On obtient alors un étranglement agissant dans les deux sens de rotation. Lors de l'utilisation d'éléments de tiroir rotatif en forme de manchons, il est recommandé de prévoir les surfaces de délimitation sur la surface périphérique extérieure de l'élément de tiroir rotatif intérieur Etant donné que cette surface périphérique est concave, les outils pour la fabrication des surfaces de délimitation ont une prise facile. A ce sujet, la section initiale et/ou la section finale peut (peuvent) former une surface plane Ceci peut être réalisé de façon particulièrement facile. De façon avantageuse, les surfaces de délimita- tion sont rectifiées On peut cependant envisager d'au- tres procédés, par exemple un enlèvement chimique de matériau ou un procédé d'électro-érosion. Suivant un autre eok glement est formé par au moins deux points d'étranglement de meme type branchés en parallèle comportant des première e.t seconde ouvertures de commande ainsi que des canaux d'étranglement identiques De cette manière, la somme des largeurs de tous les canaux d'étranglement est efficace. Cela ne pose aucune difficulté de donner aux canaux d'étranglement une forme aussi plate que celle qui est nécessaire pour que le bruit soit faible, même lorsque la place est limitée sur les éléments de tiroir rotatif. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de plusieurs modes de réalisation préférés mais non limitatifs représentés aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un étranglement formé au moyen d'un tiroir rotatif comportant des éléments en forme de manchons, d'un mécanisme de commande suivant l'invention; la figure 2 est une vue en plan partielle d'une section frontale de la surface du manchon intérieur du tiroir rotatif; la figure 3 est une vue en coupe transversale partielle, à échelle agrandie, du tiroir rotatif de la figure 1; la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un mécanisme de commande, se présentant sous la forme d'une soupape de priorité, suivant l'invention; la figure 5 est une représentation schématique d'un canal d'étranglement dans le cas d'un tiroir axial; la figure 6 est une représentation schématique d'un canal d'étranglement dans le cas d'un tiroir rotatif comportant des éléments en forme de manchons; la figure 7 représente les caractéristiques d'étran- glement pour les canaux d'étranglement suivant les figures ou 6; la figure 8 est une représentation schématique d'une variante du canal d'étranglement dans le cas d'un tiroir axial; la figure 9 est une représentation schématique d'un canal d'étranglement similaire dans le cas d'un tiroir rotatif comportant des éléments en forme de manchons; la figure 10 représente le schéma d'un mécanisme de commande comportant un étranglement suivant la figure 1; et la figure il représente une caractéristique d'étrangle- ment pour le mécanisme de commande suivant la figure 10, en utilisant un canal d'étranglement suivant la figure 9. La figure 1 représente un étranglement réglable 1 qui est formé sur un tiroir rotatif qui comporte un manchon extérieur 2 et un manchon intérieur 3 Entre les deux se trouve une surface d'étanchéité cylindrique 4 Dans l'espace 5 à l'extérieur du tiroir rotatif règne la pression de pompe Pl Dans l'espace creux intérieur 6 règne la pression de réservoir P 2 Par ailleurs, le tiroir rotatif peut avoir une constitution courante,comme décrit par exemple dans la demande de brevet allemand DE-OS NO 23 53 068. L'étranglement 1 est constitué par plusieurs points d'étranglement 7 de même type branchés en parallèle Cha- cun de ces points d'étranglement 7 comporte une première ouverture de commande 8 dans le manchon extérieur 2 de tiroir rotatif et une secondeouverture de commande 9 dans le manchon intérieur 3 de tiroir rotatif Les ouver- tures de commande se présentent sous la forme de fentes partant du côté frontal 10 des manchons, comme cela est représenté pour l'ouverture de commande 9 sur la figure 2. Chaque ouverture de commande 8 comporte deux arêtes 11 et 12, et chaque ouverture de commande 9 comporte deux arêtes 13 et 14 Toutes ces arêtes sont parallèles entre elles Comme représenté, la section transversale des arêtes peut être anguleuse, mais elle peut également être arrondie Aux arêtes 13 et 14 se raccorde respectivement une surface de délimitation 15 ou 16 qui, en association avec la surface d'étanchéité 4, permet de former un canal d'étranglement 17 Le canal d'étranglement 17 de chaque point d'étranglement 7 possède une profondeur maximale t, qui est représentée à échelle très agrandie sur le dessin, une lonaueur maximale 1 et une largeur b La lar- geur b est importante par rapport à la profondeur maximale t; elle est égale à au moins 20 fois la profondeur maxi- male t et, la plupart du temps,elle est égale à plus de fois cette profondeur et très souvent à 100 fois ou plus Dans le cas de N points d'étranglement de même type branchés en parallèle, la somme B des largeurs b de tous les canaux d'étranglement est efficace, donc B=nb La lar- aeur W 1 de l'ouverture de commande 8 et la l Frqeur W 2 de l'ouverture de commande 9 sont identiques Leur largeur correspond à la largeur b. Dans;r úXr:p' =i Aii? 3 S 9 ç *u Jfl c a = 1 irn Or; A r se > '- } 1r-t-urW 1 O 6 11,mm 1,5 jï-ỉ dj J r l t-uu 1 -=; r f U largeur h 10,0 mm profondeur t 0,06 mri points c 1 'Atranglement N 12 diamètre d de la surface d'étanchéité 4 = 32 mm. Il en résulte une somme B des largeurs des canaux d'étranglement 17 de 120 mm, un périmètre de la surface d'étanchéité 4 de 100 mm et une course de travail a de la position neutre ouverte à la position de fermeture de 2 1 mm Par conséquent, il apparait que la somme B des largeurs est plus importante que le périmètre de la surface d'étanchéité 4. De préférence, la profondeur maximale est égale au maximum à 0,2 mm et notamment inférieure à 0,1 m La longueur maximale devra se trouver dans la gamme allant de 1,0 mm à 4,5 mm et, dans le cas d'un tiroir rotatif, cor- respondre à un angle au centre se trouvant dans la gamme allant de 40 à 150 La somme B des largeurs possède une valeur correspondante lorsqu'on branche en parallèle par exemple 8 à 18 canaux d'étranglement de ce type. Dans le mode de réalisation de la figure 4, le mécanisme de commande est constitué par une soupape de priorité 19 qui comporte un piston 21 pouvant se déplacer dans un boîtier 20 Une pompe 22 aspire du liquide sous pression à partir d'un réservoir 23 et le délivre, par l'intermédiaire d'un premier étranglement 24 de la soupape de priorité et d'un dispositif de réglage de débit 25 comportant un étranglement réglable, à un premier circuit d'utilisation prioritaire 26 ainsi que, par l'intermédiaire d'un second étranglement 27, à un second circuit d'utilisa- tion 28 Le piston 21 est chargé sur une face frontale par la pression P 3, prélevée en amont du dispositif de réglage , régnant dans l'espace sous pression 29, et sur l'autre face par un ressort 30 ainsi que par la pression P 4, prélevée en aval du dispositif de réglage 25, régnant dans l'espace sous pression 30 Plus il y a besoin de liquide sous pression dans le circuit d'utilisation 26, plus l'étranglement 24 s'ouvre et plus l'étranglement 27 se ferme. L'étranglement 24 comporte une rainure annulaire 31, ménagée dans le boitier, en tant que première ouverture de commande, et l'étranglement 27 comporte une rainure annulaire 32, ménagée dans le boitier, en tant que pre- mière ouverture de commande La seconde ouverture de commande, se présentant sous la forme d'une rainure annu- laire 33 du piston 21 est commune aux deux étranglements. Une surface de délimitation 34 appartient à l'étrangle- ment 24, et une surface de délimitation 35 appartient à l'étranglement 27 Ces deux surfaces de délimitation constituent, respectivement, en association avec une surface d'étanchéité cylindrique 36, un canal d'étrangle- ment lorsque le piston 21 a été déplacé axialement d'une valeur correspondante. Sur la figure 5, ce canal d'étranglement 37 a été représenté à échelle agrandie Les dimensions sont forte- ment exagérées La surface de délimitation 34 est consti- tuée par une section exponentielle 34 a, dont la distance par rapport à la surface d'étanchéité 36 suivant la direc- tion longitudinale du canal d'étranglement 37 suit sensi- blement une fonction exponentielle, et une section finale 34 b qui assure la transition jusqu'à une distance nulle par rapport à la surface d'étanchéité 36 Lors d'un mouvement du piston 21 suivant la direction x, le canal d'étranglement 37 devient de plus en plus long jusqu'à ce qu'il arrive dans la position de fermeture complète. En même temps, l'angle a des tangentes, qui est mesuré dans le prolongement de l'arête 38 de l'ouverture de commande 31 entre la tangente au niveau de la surface d'étanchéité 36 et la tangente au niveau de la surface de délimitation 34 augmente de façon continue en direc- tion de l'ouverture de commande 33. La figure 6 représente une section similaire pour le canal d'étranglement 17 de l'exemple de réalisation des figures 1 à 3 L'angle de rotation relatif entre les deux manchons 2 et 3 du tiroir rotatif est désigné par 0. Ici également, la surface de délimitation 15 est constituée par une section exponentielle 15 a et une section finale b partant de celle-ci pour arriver à une distance nulle. Dans les deux cas, sur la course de déplacement x ou 0, on obtient des chutes de pression P suivant les caractéristiques D de la figure 7 A ce sujet, la carac- téristique D 1 correspond à un débit plus important, la caractéristique D 2 a un débit moyen et la caractéris- tique D 3 a un débit plus faible de l'étranglement res- pectif En raison des canaux d'étranglement utilisés et de leur configuration, on obtient que dans la zone de travail pour une chute de pression prédéterminée, par exemple AP 1, toutes les caractéristiques D ont sensiblement la même pente Par conséquent, lorsque le point de fonctionnement varie en raison de variations du débit, l'amplification dans le circuit de régulation reste approximativement constant Ceci conduit à la bonne stabi- lité souhaitée. La figure 8 représente une variante dans laquelle les références sont augmentées de 100 par rapport à celles de la figure 5 Ici, la surface de délimitation 134 est constituée par une section exponentielle 134 a, une sec- tion finale 134 b assurant la transition jusqu'à la dis- tance nulle, et une section initiale 134 c dont l'angle a des tangentes coïncide avec celui de la section exponen- tielle 134 a à laquelle elle fait suite et décroit en direction de l'ouverture de commande 133 L'angle a des tangentes de la section finale 134 b diminue également en direction de la seconde ouverture de commande 133. Le canal d'étranglement 117 sur la figure 9 a une forme similaire et sur cette figure les références sont augmentées de 100 par rapport à celles de la figure 6 Ici aussi la surface de délimitation 115 est constituée par une section exponentielle 115 a, une section finale b et une section initiale 115 c. il La figure 10 représente un mécanisme de commande 40 d'un mécanisme de direction pour des véhi- cules automobiles, qui est alimenté par une pompe volu- métrique 41 entraînée par exemple par le moteur du véhicule, et qui sert à la commande d'un servomoteur 42, dont la tige de piston 43 est couplée aux roues à diriger, en fonction de la rotation d'un volant 44 Le mécanisme de commande 40 comporte un étranglement réglable 45 qui possède la constitution de l'étranglement 1 avec des canaux d'étranglement suivant la figure 9 et qui peut relier le raccord de pompe 46 directement à une conduite 48 revenant au réservoir 47 En outre, on prévoit deux étranglements 49 et 50 de circuit aller branchés en série, entre lesquels se trouve un moteur de mesure 51, et un étranglement 52 de circuit de retour. Les étranglements 45, 49, 50 et 5 2 sont actionnés en commun par un dispositif de réglage 53 qui est déplacé en fonction du volant 44 et du moteur de mesure 51 Le circuit est représenté pour un sens de travail du servo- moteur 42 Dans le sens de fonctionnement opposé, les conduites de travail 54 et 55 conduisant au servomoteur 42 avec les étranglements associés sont échangées par une commutation à l'intérieur du mécanisme de commande Dans la position neutre, l'étranglement réglable 45 est complètement ouvert, de sorte que le côté refoulement de la pompe est relié directement au réservoir 47; les étranglements 49 et 50 du circuit aller ainsi que l'étran- glement 52 du circuit de retour sont fermés Lors d'un déplacement hors de la position nulle, l'étranglement réglable 45 se ferme progressivement, tandis que les étranglements 49 et 50 du circuit aller s'ouvrent L'é- tranglement 52 du circuit de retour s'ouvre un peu plus tard. La figure 11 représente la caractéristique d'étranglement pour le mode de fonctionnement de ce mécanisme de commande 40 La caractéristique d'étrangle- ment E est valable pour un débit déterminé Dans la position neutre elle s' plate e 1 qui provient du fait quc lcs ouvertures ra coirane 1 Oi et 109 se recouvrent non seulement dans ia position neutre mais aussi encore loin des deux côtés, et que par consé- quent l'effet d'étranglement est faible Par conséquent, pour le réglage de la chute de pression An il n'est pas nuisible que la position de repos du mécanisme de commande se trouve légèrement en dehors de la position neutre exacte Dès que la section initiale 115 c recouvre l'arête 114, le canal d'étranqlement 117 commence à devenir efficace; étant donné qu'au début la profondeur ne varie pas beaucoup, on obtient un endroit plat E 2 dans la caractéristique E Cet endroit plat est placé de manière que, dans le cas d'un mécanisme de commande dans lequel les étranglements 49, 50 du circuit aller s'ou- vrent pour un angle A plus faible que l'étranglement 52 du circuit de retour, une petite imprécision dans l'ins- tant d'ouverture de l'étranglement 52 du circuit de retour n'ait aucune influence perturbatrice sur les conditions de pression La section E 3 de la caractéris- tique est essentiellement déterminée par la section exponentielle 115 a Elle sert au processus de commande de pression proprement dit. REVENDICATIONS 1 Mécanisme de commande hydraulique compor- tant un étranglement réglable, dans lequel deux éléments de tiroir pouvant se déplacer l'un par rapport à l'autre comportent des première ou seconde ouvertures de commande, associées à une surface d'étanchéité commune, qui sont respectivement délimitées, au moins d'un côté, par une arête s'étendant transversalement par rapport à la direction de déplacement, caractérisé en ce qu'à l'arête de la seconde ouverture de commande ( 9; 33; 109; 133) se raccorde, sur au moins la plus grande partie de sa lon- gueur, une surface de délimitation ( 15, 16, 34, 35, 115 134) dont la distance par rapport à la surface d'étanchéi- té ( 4, 36, 104, 136) diminue dans la direction du mouve- ment, de sorte que lors d'un mouvement relatif il apparaît entre la surface de délimitation et la surface d'étanchéité un canal d'étranglement plat ( 17, 37, 117, 137) possédant une largeur (b) importante par rapport à sa profondeur (t) et de longueur ( 1) variable, et que sur au moins une partie appelée section exponentielle ( 17 a, 34 a, 117 a, 134 a,)-ci- après de la surface de délimitation sa distance par rapport à la surface d'étanchéité suivant la direction longitudinale du canal d'étranglement a sensiblement l'allure d'une fonction exponentielle. 2 Mécanisme suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de délimitation ( 15, 34, , 134) comporte à la suite d'une des extrémités de la section exponentielle ( 15 a, 34 a, 115 a, 134 a,) une section finale ( 15 b, 34 b, 115 b, 134 b) qui assure progressivement la transition à partir de la section exponentielle jusqu'à une distance nulle par rapport à la surface d'étanchéité ( 4, 36, 104, 136). 3 Mécanisme suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface de délimitation ( 115, 134) comporte à la suite de l'autre extrémité de la section exponentielle ( 115 a, 134 a) une section initiale ( 115 c, 134 c) dont l'angle ( a) des tangentes mesuré entre les tangentes tracées dans le prolongement de l'arête ( 114, 138) de la première ouverture de commande ( 108, 131) au niveau de la surface d'étanchéité ( 104, 136) et de la surface de délimitation est égal au maximum à l'angle des tangentes au niveau de la section exponen- tielle aui s'y raccorde et diminue en direction de la seconde ouverture de commande ( 109,133). 4 Mécanisme suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la section initiale et/ou la section finale se raccorde(nt) tangentiellement à la section exponentielle. Mécanisme suivant l'une quelconque dés revendications 1 à 4, dans lequel les ouvertures de commande sont délimités des deux côtés par des arêtes parallèles, caractérisé en ce qu' aux deux arêtes ( 13, 14) de la seconde ouverture de commande ( 9) se raccorde respectivement une surface de délimitation ( 15, 16). 6 Mécanisme suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, comp*rtant des éléments de tiroir rotatif en forme de manchons, caractérisé en ce que les surfaces de délimitation ( 15, 16, 115) sont formées sur la surface périphérique extérieure de l'élément intérieur ( 3, 103) du tiroir rotatif. 7 Mécanisme suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la section initiale ( 115 c) et/ou la section finale ( 115 bl forme(nt) une surface plane. 8 Mécanisme suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les surfaces de délimitation ( 15, 34, 115, 134) sont rectifiées. 9 Mécanisme suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'étrangle- ment est formé par au moins deux points d'étranglement ( 7) de même type branchés en parallèle comportant des première et seconde ouvertures de commande ( 8,9) ainsi que des canaux d'étranglement identiques ( 17).