Brevet FR2509392A1 — publié le 19830114

Appareil hydraulique utilisé pour manoeuvrer des véhicules. L'invention concerne un appareil hydraulique destiné à fournir un fluide aux circuits des outils et circuits de direction utilisés dans des véhicules, tels que des chargeuses à pelle articulée. Généralement, un appareil hydraulique d'une chargeuse à pelle articulée comprend trois pompes, dont une pompe d'inversion, entraînée par un moteur de propulsion d'un véhicule, et un distributeur débitant un fluide, habituel- lement de l'huile, entre la pompe d'inversion et les cir- cuits de direction ou circuits des outils, en liaison avec la vitesse de rotation du moteur Avec l'appareil hydrau- lique ainsi construit, la pompe d'inversion, quand le moteur est entraîné à une faible vitesse, ou est au point mort, est toujours en communication avec le circuit de direction par l'intermédiaire du distributeur, de sorte que, même dans le cas d'une manoeuvre de direction à faible vitesse pouvant être réalisée avec une faible quantité d'huile, et comme l'huile provenant de la pompe d'inversion est ajoutée à l'huile provenant d'une pompe destinée à la manoeuvre du circuit de direction, une quantité considérable d'huile, qui est utilisée pour une manoeuvre de direction à grande vitesse, s'écoule dans le circuit de direction En outre, l'écoulement de cette grande quantité d'huile augmente les pressions au niveau des pompes de direction et d'inversion. Ainsi, une énergie potentielle d'une grande quantité d'huile en excès destinée à être refoulée dans un réservoir est convertie en chaleur sans agir d'une manière efficace sur le circuit de direction. L'invention a pour but d'éviter les défauts rencontrés dans l'état antérieur de la technique, et de créer un appa- reil hydraulique amélioré, utilisé dans un véhicule, tel qu'une chargeuse, appareil dans lequel, quand il y a un manque de fluide dans un vérin de direction d'un circuit de direction, ce manque est complété par de l'huile prove- nant d'une pompe d'inversion tandis que, dans les autres -2- directions, le raccordement entre le circuit de direction et la pompe d'inversion est coupé, seule arrivant au cir- cuit de direction l'huile provenant de la pompe de direc- tion. L'invention concerne à cet effet un appareil hydrauli- que utilisé dans un véhicule possédant un moteur de propul- sion, appareil d'un type comprenant: une soupape de commande; une soupape distributeur fonctionnellement reliée à la soupape de commande; au moins deux pompes, entra Znées par le moteur, et refoulant un fluide vers la soupape de commande et la soupape distributeur; un circuit de direction, fonctionnellement relié à la soupape de com- mande; et un circuit "outils" fonctionnellement relié à la soupape distributeur, la soupape de commande comprenant un corps de soupape garni d'un orifice d'admission du fluide relié à une première des pompes et comprenant un piston plongeur garni d'orifices présentant des degrés d'ouverture variables selon le déplacement du piston, et un tiroir fonctionnellement relié au piston par l'intermédiaire de passages pour le fluide et commandé par la différence de pression provoquée entre la partie amont et la partie aval des orifices, l'écoulement étant dirigé à partir de la première pompe, et l'appareil hydraulique est caractérisé en ce que la soupape distributeur est équipée d'un orifice d'admission de l'huile relié à une deuxième des pompes,d'un premier orifice de sortie de l'huile relié à l'orifice d'entrée de l'huile de la soupape de commandeetd'un deu- xième orifice de sortie de l'huile relié au circuit outils, et en ce que l'orifice d'entrée de l'huile du distributeur est coupé du premier orifice de sortie de l'huile et relié au deuxième orifice de sortie de l'huile quand la diffé- rence de pression entre les orifices est plus grande qu'une pression de commande prédéterminée, de la soupape distri- buteur, que l'orifice d'entrée de l'huile de ce distribu- teur est relié à la première sortie de l'huile quand la différence de pression est inférieure à la pression de commande prédéterminée du distributeur, et que la pression -3- de commande est prédéterminée de façon à être inférieure à une pression de commande du tiroir de la soupape de commande. Dans les dessins ci-joints, la Figure 1 présente une coupe transversale verticale d'une forme de réalisation d'un appareil hydraulique pour un véhicule selon l'inven- tion; et la Figure 2 présente une coupe transversale verticale d'une autre forme de réalisation d'un appareil hydraulique pour un véhicule selon l'invention. Par référence à la Figure 1, une soupape de commande 11 d'un appareil hydraulique représenté, comprend un corps de soupape 12 dans lequel sont assemblés un piston 14 équipé de lumières 13 a et 13 b possédant des degrés d'ouver- ture variables et un tiroir 16 fonctionnellement relié au piston 16 par des passages Le tiroir 16 est équipé de chambres 15 a et 15 b en ses deux parties terminales, et fonctionne sous l'effet de la différence de pression entre un passage 12 b reliant le piston 14 et la bobine 16 et une chambre 12 a prévue pour le corps de soupape 12 en communi- cation avec les lumières 13 a et 13 b (ci-après appelée la pression différentielle P) Un ressort 17 est monté dans la chambre 15 a du tiroir 16. Le corps de soupape 12 est aussi équipé de lumières de cylindre 19 a et 19 b, fonctionnellement raccordées à un vérin de direction 18,d'unorifice d'entrée de l'huile 22 relié à une pompe 20 par l'intermédiaire d'un conduit 21, etd'unelumière d'évitement 24 en communication avec un réservoir 23 Les chambres 15 a et 15 b du tiroir 16 sont en communication avec les chambres 29 a et 29 b définies entre un boîtier de soupape 27 d'une soupape distributeur 26 et les parties terminales d'un tiroir 28 monté dans le boîtier de soupape 27, respectivement par les conduits 25 a et 25 b Le tiroir 28 est manoeuvré ou commandé par la différence de pression P créée dans la chambre 12 a et le passage 12 b, et la pression de commande dans la soupape distributeur 26 est prédéterminée de façon à être inférieure que celle régnant dans la soupape de commande 11 Le boîtier -4- de soupape 27 du distributeur 26 est équipé d'un orifice d'entrée de l'huile 30 en communication avec une pompe d'inversion 35, d'unpremier orifice de sortie de l'huile 31 en communication avec l'orifice d'entrée de l'huile 30 et le conduit 21,et d'un deuxième orifice de sortie de l'huile 32 relié à un circuit outils 33, lequel est généralement connu comme effectuant des opérations de chargement et comprenant habituellement un mécanisme de manoeuvre, un moyen de soupape d'inversion et une pompe hydraulique. Ainsi, avec la construction du distributeur 26, quand le tiroir 28 est déplacé vers la droite ou vers -la gauche, l'orifice d'entrée de l'huile 30 est mis en communication avec l'orifice 31-ou 32, et le reste de la construction de la soupape 26 est connu, de sorte que les détails de cette construction ne sont pas décrits plus en détail. L'appareil hydraulique selon l'invention fonctionne comme suit. Quand le piston 14 de la soupape de commande 11 est positionné comme il estp Eésenté sur la Figure 1, o l'huile provenant de la pompe 20 s'écoule dans la soupape de com- mande 11, les lumières variables sont fermées, et les cham- bres 15 a et 15 b du tiroir 16 sont mises en communication, respectivement avec le réservoir 23 et l'orifice d'entrée de l'huile 22 Quand une pression au niveau de l'orifice d'entrée de l'huile 22 atteint une valeur prédéterminée, le ressort 17 est comprimé et le tiroir 16 est déplacé vers la gauche, comme on le voit sur la Figure 1, et l'huile introduite par l'orifice d'entrée de l'huile 22 est refou- lée dans le réservoir 23 dans une condition à vide La pression prédéterminée sera déterminée en divisant la force appliquée par le ressort 17 par l'aire de la surface termi- nale du tiroir 16 sur laquelle est appliquée la pression, et, dans le présent descriptif, cette pression prédéterminée est appelée la première pression de commande. Si l'on suppose que le piston 14 se déplace vers la droite ou vers la gauche à partir de la position maintenant présentée sur la Figure 1, la lumière variable 13 a ou 13 b -5 s'ouvre selon un certain degré d'ouverture en réponse au déplacement du piston 14, la liaison entre la chambre 12 a et le réservoir 23 est coupée, et la lumière 13 a ou 13 b est alors mise en communication avec la lumière de cylindre 19 a ou 19 b, de sorte que l'huile, dont le volume est con- forme au degré d'ouverture de la lumière 13 a ou 13 b, s'écoule vers la lumière de cylindre 19 a ou 19 b en passant par l'orifice correspondant Le tiroir 16 est, simultané- ment, équilibré en un point o la différence de pression P devient égale à la première pression de commande décrite ci-dessus, de sorte que, même si une pression de charge produite par la charge agissant sur le vérin de direction 18 varie, seule sera introduite dans le vérin de direction 18 la quantité d'huile prédéterminée, déterminée par le degré d'ouverture de l'orifice 13 a ou 13 b et la'première pression de commande. Quand la pression de charge agissant sur le vérin de direction 18 augmente, et que la quantité prédéterminée d'huile ne s'écoule pas à travers la lumière 13 a ou 13 b, du fait qu'aucune différence de pression prédéterminée n'a été créée, le tiroir 16 se déplace vers la droite sous l'effet de la force du ressort 17, et la liaison entre l'orifice d'entrée de l'huile 22 et la lumière d'évitement 24 est coupée. Par ailleurs, quand la pression de charge agissant sur le vérin de direction 18 diminue et que la quantité prédéterminée d'huile s'écoule à travers la lumière 13 a ou 13 b, il se crée une différence de pression supérieure à la pression prédéterminée, de sorte que le tiroir 16 est dépla- cé vers la gauche contre la force du ressort, ce qui crée la liaison entre l'orifice d'entrée de l'huile 22 et la lumière d'évitement 24. En conséquence, et indépendamment de la pression de charge agissant sur le vérin de direction 18, une quantité prédéterminée d'huile, déterminée par le degré d'ouverture de la lumière variable 13 a ou 13 b et la première pression de commande peut être envoyée au vérin de direction 18 par -6- l'intermédiaire de la lumière de cylindre 19 a ou 19 b. Comme il a été décrit ci-dessus, quand la différence de pression P entre la chambre 12 a et le passage 12 b est maintenue de façon à être égale à la première pression de commande, une pression correspondant à celle régnant dans le passage 12 X du corps de soupape 12 est appliquée à la chambre 29 b par l'intermédiaire de la chambre 15 b et du conduit 25 b, et, -par ailleurs, une pression correspondant à celle régnant dans la chambre 12 a est appliquée à la chambre 29 a par l'intermédiaire de la chambre 15 a et du conduit 25 a En conséquence,-la différence de pression entre les chambres 29 a et 29 b devient égale à la première pression de commande Si l'on appelle maintenant deuxième pression de commande une pression agissant de façon à déplacer le tiroir 28 contre la force du ressort 34, le tiroir 28 se déplace vers la gauche et est positionné comme il est représenté sur la Figure 1, contre la force appliquée par le ressort 34, si l'on a au préalable réglé la deuxième pression de commande à une valeur inférieure à la première pression de commande La communication entre l'orifice d'entrée de l'huile 30 et l'orifice de sortie de l'huile 31 est alors coupée, et l'orifice d'entrée de l'huile 30 est mis en communication avec l'orifice de sortie de l'huile 32 En conséquence, la totalité de l'huile pro- venant de la pompe 35 n'est pas introduite dans le vérin de direction 18, mais dans le circuit outils 33, ce en consé- quence de quoi l'énergie potentielle de l'huile provenant de la pompe 35 peut être efficacement utilisée pour le circuit outils 33 La deuxième pression de commande est égale à une pression obtenue en divisant la force du ressort 34 par l'aire de la surface terminale de la bobine 28 sur laquelle est appliquée la pression de l'huile. Dans le cas o le degré d'ouverture de la lumière 13 a ou 13 b augmente et que la différence de pression P devient inférieure à la première pression de commande, le tiroir 16 se déplace vers la droite, ce qui coupe la communication entre l'orifice d'entrée de l'huile 22 et le bipasse 24, 7 et la totalité de l'huile provenant de la pompe 20 est refoulée dans le vérin de direction 18 par l'intermédiaire de la lumière 13 a ou 13 b Quand le degré d'ouverture de la lumière continue à augmenter et que la différence de pres- sion P diminue au point de devenir égale à la deuxième pression de commande, le tiroir 28 du distributeur 26 se déplace vers la droite à partir d'une position illustrée sur la Figure 1, sous l'effet de la force du ressort 34, de façon à relier fonctionnellement l'orifice d'entrée de l'huile 30 et l'orifice de sortie de l'huile 31, et une partie de l'huile provenant de la pompe 35 pourra être envoyée à l'orifice d'entrée de l'huile 22 de la soupape de commande 11. Le tiroir 28 est alors équilibré en un point o la différence de pression P devient égale à la deuxième pres- sion de commande, de sorte que, même si la pression de charge agissant sur le vérin de direction 18 varie, une quantité prédéterminée d'huile, déterminée par le degré d'ouverture de la lumière 13 a ou 13 b et la deuxième pres- sion de commande, est refoulée dans le vérin de direction 18 par l'intermédiaire de la lumière de cylindre 19 a ou 19 b. La quantité résiduelle d'huile provenant de la pompe 35, après qu'une partie de l'huile a été envoyée dans la sou- pape de commande 11, est refoulée dans le circuit outils 33 par l'intermédiaire de l'orifice de sortie de l'huile 32 du distributeur, de façon à utiliser d'une manière efficace l'huile provenant des pompes 20 et 35 pour la manoeuvre de l'appareil hydraulique. La Figure 2 présente une autre forme de réalisation de l'invention, dans laquelle la lumière d'évitement 24 de la soupape de commande 11 est reliée à l'orifice de sortie de l'huile 32 du distributeur 26 au lieu d'être reliée au réservoir 23 comme il est représenté sur la Figure 1 > et, selon cette forme de réalisation, le courant d'huile s'écoulant de la lumière d'évitement 24 se dirige vers le circuit outils 33. Avec la forme de réalisation présentée sur les Figures -8- 1 et 2, et bien que les chambres 15 a et 15 b du tiroir 16 se trouvant dans la soupape de commande 11 soient mises en communication, respectivement avec les chambres 29 a et 29 b définies par le tiroir 28 et le bottier de soupape 27 du distributeur 26 par l'intermédiaire des conduits 25 a et b, les parties amont et aval des lumières 13 a et 13 b peuvent être fonctionnellement reliées aux chambres 29 a et 29 b du distributeur 26 par l'intermédiaire de conduits. Comme il a été décrit ci-dessus, et selon l'invention, les chambres formées dans un tiroir d'une soupape de com- mande sont reliées respectivement, par l'intermédiaire de conduits, à des chambres du distributeur, de façon à commander le distributeur en fonction de la différence de pression entre la partie amont et la partie aval des lumières d'un piston assemblé dans le corps de la soupape de commande, et a diviser convenablement l'écoulement d'huile provenant d'une pompe entre un circuit de direction et un circuit outils, de telle sorte que la quantité d'huile nécessaire au fonctionnement du circuit de direc- tion peut toujours être obtenue, malgré une construction relativement simple de l'appareil hydraulique, et l'huile provenant de la pompe peut être utilisée efficacement avec une réduction considérable des pertes d'énergie. 9 - REVENDICATION 1. Appareil hydraulique utilisé dans un véhicule possédant un moteur de propulsion, du type comprenant une soupape de commande; un distributeur fonctionnellement relié à la soupape de commande; au moins deux pompes entrai- nées par le moteur pour refouler un fluide vers le distri- buteur et la soupape de commande; un circuit de direction fonctionnellement relié à la soupape de commande; et un circuit outils fonctionnellement relié au distributeur; la soupape de commande comprenant un corps de soupape garni d'un orifice d'entrée du fluide relié à une première des pompes et comprenant un piston garni de lumières possédant des degrés d'ouverture variant en fonction du déplacement du piston et un tiroir fonctionnellement relié au piston par l'intermédiaire de passages pour le fluide et commandé par la différence de pression créée entre la partie amont et la partie aval des lumières, l'écoulement se faisant à partir de la première pompe, appareil hydraulique caracté- risé en ce que le distributeur ( 26) est équipé d'un orifice d'entrée de l'huile ( 30) raccordé à une deuxième des pompes ( 35), d'un premier orifice de sortie de l'huile ( 31) relié à l'orifice d'entrée de l'huile ( 22) de la soupape de commande ( 11), et d'un deuxième orifice de sortie de l'huile ( 32) relié au circuit outils ( 33), et en ce que l'orifice d'entrée de l'huile du distributeur est coupé du premier orifice de sortie de l'huile et relié au deuxième orifice de sortie de l'huile quand la différence de pression au niveau de ces lumières est plus grande qu'une pression de commande prédéterminée du distributeur, que l'orifice d'entrée de l'huile du distributeur est reliée au premier orifice de sortie de l'huile quand la différence de pression est inférieure à la pression de commande prédéterminée du distributeur, et que la pression de commande est prédéterminée de façon à être inférieure à la pression de commande du tiroir ( 16) de la soupape de commande.