Brevet FR2511736A1 — publié le 19830225

L'invention part d'un dispositif de réglage pour une machine hydrostatique (pompe ou moteur) reliée à au moins une conduite haute pression et possédant un organe de réglage qui détermine la course des éléments de refoulement et est réglable par au moins un vérin commandé à partir d'une source de fluide de pression par un tiroir de distributeur pilote par au moins un électro-aimant à action proportionnelle et maintenu en posi- tion médiane par des ressorts de centrage, et dans lequel un signal de rétro-action issu de la position de l'organe de réglage règle la machine suivant le signal électrique appliqué, avec rappel du tiroir en position neutre. On connalt un dispositif de réglage de ce type, destiné en particulier à des pompes réglables, qui possède un système de rétroaction mécanique et dans lequel s'effectue une comparaison d'efforts sur un moteur couple Un tel dispositif est relativement dispendieux et sensible aux perturbations. L'invention vise notamment à supprimer ces inconvé- nients de l'art antérieur Selon l'invention, un dispositif de réglage comme indiqué au début est essentiellement caractérisé en ce que le tiroir est chargé d'un côté par une pression cons- tante et de l'autre côté par une pression variable dépendant de la position de l'organe de réglage. L'un des avantages du dispositif de réglage selon l'invention est qu'il travaille avec un système de rétroaction hydraulique, ce qui est particulièrement avantageux, surtout dans le cas de pompes, parce que l'installation d'éléments de rétro- action sur ou à proximité de la partie de pompe réglable ne pose pas de problèmes Un autre avantage est que l'on peut utiliser un distributeur de type standard sans accouplement mécanique. Selon une autre caractéristique, la pression cons- tante est établie par un premier courant de fluide de pression tiré de la source de fluide de pression et passant par un premier étranglement ainsi qu'une soupape à pression constante, prévue à la suite de celui-ci, et la pression variable est établie par un second courant de fluide de pression, passant par un second étranglement et une soupape de pression prévue à la suite de celui-ci et dont la pression de réponse est variée proportionnel- lement à l'angle d'inclinaison de l'organe de réglage Le courant de fluide de pression peut être tiré d'une pompe auxiliaire dont la moitié du débit passe par le premier étranglement à la soupape à pression constante puis A une blche. Par des mesures décrites dans ce qui va suivre - consistant par exemple à relier le retour d'une soupape limitatrice de pression au retour hydraulique on peut réaliser, de façon simple et sous un faible encombrement, une limitation de la pres- sion de refoulement de la pompe qui n'entralne pas de pertes Il devient même possible d'inverser le sens de refoulement de la pompe avec une telle disposition. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une représentation simplifiée, en coupe axiale, d'un dispositif de réglage selon l'invention pour une pompe à pistons axiaux; la figure 2 représente une forme de réalisation d'un détail de ce dispositif; la figure 3 est un schéma hydraulique; la figure 4 montre un deuxième exemple de réalisa- tion; et la figure 5 montre une variante de réalisation d'unéjèmeît du dispositif de réglage selon l'exemple de la figure 4. Sur la figure 1, la référence 10 ' désigne le corps d'un distributeur 10 à quatre voies et trois positions, possédant un alésage longitudinal 11, dans lequel peut coulisser, en étant guidé, un tiroir 12 Ce tiroir est positionné à l'aide de deux électro-aimants 13, 14, par l'intermédiaire de poussoirs 15, 16, proportionnellement à un signal électrique appliqué au dispositif. Il s'agit donc d'un distributeur à action proportionnelle et à pilotage électromagnétique Sur les extrémités 12 '> 12 " du tiroir agissent, avec interposition de coupelles de ressort 17, 18, des ressorts de pression 19, 20 qui ont tendance à maintenir le tiroir 11736 en position médiane Le tiroir 12 présente trois gorges annulaires 21, 22, 23 séparées par deux portées 24, 25 Cinq rainures annulaires 28 à 32 sont formées dans l'alésage longitudinal 11. Le corps 10 ' est fixé sur le couvercle 34 d'une pompe 35 à pistons axiaux qui est représentée de façon simplifiée. Le couvercle 34 présente un orifice d'alimentation 36, dans lequel, par une conduite 38, une pompe auxiliaire 37 refoule du fluide de pression venant d'une bâche 39 L'orifice d'alimentation 36 débouche dans la rainure annulaire médiane 30 de l'alésage longitudinal 11. Les rainures annulaires 29, 31 situées à côté d'elle sont reliées par des orifices de commande 41, 42 à des vérins d'asservissement 43, 44 Les pistons 45, 46 de ces vérins sont reliés par des biel- lettes 47, 48 à des points diamétralement opposés du plateau pivo- tant 49 de la pompe à pistons axiaux et agissent dans des sens opposés sur ce plateau La pompe possède de façon connue un barillet 51 qui est entralné en rotation par un arbre 52 et dans lequel sont ménagés des cylindres 53 pour des pistons de pompe 54 dont les extrémités extérieures sont appuyées sur le plateau pivotant 49. L'orifice d'alimentation 36 coupe un canal 56 ménagé dans le couvercle 34 et d'o part un orifice 57 qui mène à la chambre de pression 58 recevant la coupelle de ressort 18 et le ressort 20 Un orifice 59 semblable part du mâme canal 56 et mène à la chambre de pression 60 dans laquelle sont logés la coupelle de ressort 17 et le ressort 19 L'orifice 59 se raccorde à un élargissement 62 dans lequel est montéeune soupape à pression constante 61 L'épaulement 63 formé entre l'orifice 59 et l'élar- gissement 62 constituele siège pour un clapet sphérique 64 qui est chargé par un ressort de pression 65 prenant appui sur une vis 66 vissée dans l'orifice élargi 62 La vis présente un perçage 67 qui relie l'élargissement 62 à la bâche 39 L'autre extrémité du canal 56 débouche dans un orifice 70 auquel se raccorde un élargissement 71 contenant une soupape palpeur 69 La transition entre l'orifice 70 et l'élargissement 71 forme le siège 72 pour un clapet sphérique 73 qui est chargé par un ressort de pression 74. Ce dernier s'appuie sur un appui de ressort réglable 75 se pro- longeant par une tige 76 dont l'extrémité est appliquée contre une came 77 La came est solidaire d'un levier 79 par laquelle elle peut ttre tournée autour d'un axe 78 par une bielle 80 qui est articulée d'un côté sur le levier 79 et de l'autre coté sur le plateau pivotant 49 Ce système forme une timonerie à levier. La came 77 est réalisée de manière que la force de précontrainte du ressort 74 augmente à mesure que l'angle d'inclinaison du plateau 49 croit (par rapport à la verticale dans l'exemple représenté) L'élargissement 71 communique avec la bache 39 par un perçage 82 débouchant à l'extérieur. Le canal 56 contient deux étranglements 83, 84 qui sont situés de part et d'autre de l'intersection avec l'orifice 36, donc en amont des soupapes 61 et 69. Les vérins 43, 44 sont co mandés en opposition par le distributeur 10 et au moyen du -courant de fluide de pression délivré par la pompe auxiliaire 37 Le sens de manoeuvre des vérins est déterminé par la position du tiroir 12 de ce distributeur La position de ce tiroir dans le corps de distributeur, donc aussi les liaisons éventuellement étranglées entre l'orifice d'ali- mentation et les orifices de commande 41, 42, sont déterminées par la coopération de différentes forces La première est la force résultante des électro-aimants 13, 14 à action proportionnelle. Une autre est la force de pression constante exercée par le fluide sur le côté droit 12 ' du tiroir> dont la pression est à peu près la moitiédece Ueproduite par la pompe auxiliaire 37 Cette force de pression est fixée par l'étranglement 84 et par la pression de coupure de la soupape de pression 61, à travers laquelle le fluide de pression s'écoule vers la bhche 39 lorsque le clapet est levé de son siège. Sur le côté gauche 12 " du tiroir agit une force de pression qui est fixée par l'étranglement 83 et par la pression de coupure de la soupape palpeur 69, dépendant elle-même de la position de la came 77, donc aussi de celle du plateau pivotant 49 La précontrainte du ressort 74 est accrue avec l'augmentation de l'angle d'inclinaison du plateau 49, à savoir proportionnelle- ment à cet angle, par la timonerie à levier comprenant la bielle 80 et la came 77 Sur le tiroir 12 agit en outre la force résultante 11736 des ressorts 19, 20 qui tentent de centrer le tiroir. Les électro-aimants 13, 14 sont alimentés de telle manière avec un signal de commande électrique, à partir d'un amplificateur de type connu, que leur force résultante est pro- portionnelle au signal électrique d'entrée pour le réglage du plateau pivotant 49 La relation entre le signal électrique d'entrée et le réglage du plateau pivotant résulte du fait que, pour ce qui concerne le positionnement du plateau, une situation stationnaire s'établit lorsque la somme de toutes les forces attaquant le tiroir 12 est telle que le tiroir s'immobilise en position médiane La liaison entre la pompe d'alimentation 37 et les canaux de commande 41, 42 est alors coupée A cette posi- tion, la force des ressorts 19, 20 a également disparu puisque ces ressorts s'appliquent alors contre les épaulements 58 ', 60 ' dans les chambres de pression La différence entre la force de pression constante exercée dans la chambre de pression 60 sur l'extrémité 12 ' du tiroir et la force de pression dépendant de l'angle d'inclinaison du plateau, exercée sur l'extrémité gauche 12 " du tiroir, est égale à la force résultante des électro-aimants et correspond par conséquent au signal électrique d'entrée pour le réglage de la pompe à pistons axiaux La "force de pression" dont il est question ici désigne, comme déjà mentionné dans ce qui précède, la force exercée par le liquide et la force du res- sort En raison de la proportionnalité assurée par la timonerie à levier 80 entre cette différence de pression et la position du plateau pivotant, il existe également une relation proportionnelle entre le signal électrique d'entrée et l'inclinaison du plateau 49. La direction d'action du tiroir 12 est fixée de telle manière que, lorsque ce tiroir est déplacé par suite d'un déséquilibre des forces, un changement du signal de rétroaction dépendant de la position angulaire du plateau pivotant et agissant sur l'extrémité gauche 12 " du tiroir provoque le rappel du tiroir à la position neutre (réaction négative). Un autre élément important pour un tel dispositif de réglage est l'ajustement dit du point zéro du plateau pivotant par le tiroir de distributeur Un tel ajustement est réalisable par la soupape à pression constante 61, dont une forme de réalisa- tion est représentée à titre d'exemple sur la figure 2 L'ajuste- ment du point zéro s'effectue par la variation du niveau de pres- sion du signal de rétroaction A cet effet, le ressort 65 de la soupape, réaliséedans l'exemple de la figure 2 comme une soupape à clapet conique 64 ', s'appuie sur une tige 86, elle-même chargée par un ressort de pression 87 disposé dans une douille filetée 88 et possédant une précontrainte bien plus forte que celle du res- sort 65 La tige 86 traverse la douille 88 et porte un carré 89 à son extrémité extérieure La tige 86 peut être déplacée axialement du fait qu'elle est traversée radialement par une goupille 90 qui s'appuie sur une rampe 91 formée sur la douille 88. Pour l'ajustement du point zéro ou le réglage du tiroir à sa position neutre exacte, il faut égaliser les pressions d'ouverture des soupapes 61 et 69 A la position zéro du plateau pivotant 49, on ajuste le tiroir 12 à sa position zéro par le tarage du ressort 65 de la soupape à pression constante 61 Cela s'effectue par le vissage plus ou moins profond de la douille 88 pendant que le contre-écrou 92 est desserré. En cas de dérangement du distributeur 10 pendant le service, par exemple par suite d'une panne d'un des électro-aimants, avec le résultat que le tiroir 12 prend une position non voulue, on utilise le réglage manuel de secours Dans ce but, on tourne la tige 86 vers la droite ou la gauche, suivant que le plateau doit être incliné plus ou moins, de sorte que la tige 86, par suite du déplacement de la goupille 90 sur la rampe 91, pénètre davantage dans le corps de soupape ou en ressort davantage Ce réglage produit également la modification désirée de la précontrainte du ressort 65. La variation de la pression de réponse de la soupape palpeur 69 pourrait également être produite par une rotation de la came 77 sous l'effet d'un maneton par exemple. La figure 3 montre schématiquement le distributeur et le système de rétroaction ou de rappel hydraulique. Il est possible aussi de piloter le distributeur, de façon connue, par un seul électro-aimant à action proportionnelle. De même, pour faire pivoter le plateau de la pompe, il suffit d'un seul vérin; la force antagoniste peut être produite par un ressort 11736 ou même par le seul moment de rappel du piston 45. La source de fluide de pression pour le courant de c moande peut être constituée par n'importe quelle source hydrau- lique; il est notamment possible, par exemple, d'utiliser un courant de fluide de pression fourni par la machine à régler elle-même La pompe à pistons axiaux 51 est reliée par deux conduites 100 et 101 à un moteur hydraulique. L'exemple de réalisation de la figure 4 se distingue de celui qui précède par le fait qu'il permet, de façon simple, une limitation de pression dite à faibles pertes en ce sens que, lorsqu'une pression maximale préfixée est dépassée dans celle des conduites 100 et 101 constituant à l'instant considéré la conduite haute pression, le débit de la pompe est réduit, par la réduction de la course des pistons, au besoin par la réduction jusqu'à la course nulle, ce qui évite les dissipations de puis- sance De telles dissipations de puissance se produiraient s'il fallait détendre la haute pression dans le côté basse pression par une soupape limitatrice de pression, ce qui conduirait à un échauffement intense de l'huile et à la dissipation de puissance puisque la pompe continuerait à fonctionner avec le même débit trop élevé. Selon l'invention, on évite de telles dissipations de puissance par le raccordement d'une soupape limitatrice de pression 62, 63 de type connu à la conduite 100, 101 considérée du système L'orifice d'admission 104, 105 de chaque soupape est relié par une conduite 106, 107 à la conduite 100 ou 101 Chaque soupape possèdeunclapet 108, 109 pressé par un ressort 110, 111 sur son siège L'orifice de sortie de la soupape 102 est désigné par 112 et celui de la soupape 103 par 113 L'orifice de sortie 112 de la soupape 102 est relié par une conduite 114 contenant un étranglement 115 au canal 56 du couvercle 34 L'orifice de sortie de la soupape 103 est relié par une conduite 116 à un orifice 117 du couvercle 34, débouchant également dans le canal 56 Entre l'embouchure de l'orifice 117 dans le canal 56 et l'orifice 70 de la soupape palpeur 69, le canal 56 contient un étranglement 119. Un autre étranglement 120 est disposé dans la partie du canal 59 251 1736 située avant son embouchure dans l'orifice élargi 62 contenant la soupape 61 L'orifice 36 du couvercle 34 contient en plus un étranglement 121 Les étranglements 115 et 121 servent à la limitation du débit. Le but de ce mode de réalisation est de limiter l'angle de réglage maximal du plateau pivotant 49 lorsqu'une pression désirée est atteinte Cela évite l'évacuation, par une soupape limitatrice de pression par exemple, de la quantité de liquide débitée en trop par la pompe Pour une valeur de consigne fixe appliquée aux électro-aimants 13, 14, il est possible d'ap- pliquer au tiroir 12 un signal supplémentaire, qui est prioritaire par rapport au signal électrique d'entrée, préfixé par les soupapes limitatrices de pression 102, 103. A la position représentée de la pompe à pistons axiaux, l'électro-aimant 13 est excité et la pression dans la chambre de pression 60 est plus élevée que dans la chambre de pression 58 La force différentielle résultante est en équilibre avec la force de l'électro-aimant 13 Le tiroir 12 occupe alors la position médiane Un courant continu de fluide de pression de commande circule de la pompe auxiliaire 37 et par le canal 56 vers la b&che 39, d'une part à travers les étranglements 83, 119 et la soupape palpeur 69, d'autre part à travers les étranglements 84, et la soupape 61 La chute de pression sur l'étranglement 119 est proportionnelle au courant d'huile de commande, lui-même pro- portionnel à la déviation de la soupape palpeur 69 Chaque position du plateau pivotant 49 correspond par conséquent à une chute de pression déterminée sur les étranglements 119, 120 La combinaison de l'étranglement 119 avec la soupape palpeur 69 d'une part et de l'étranglement 120 avec la soupape à pression constante 61 d'autre part confère à ces soupapes une caractéristique de pression mon- tante désirée et fonction du débit Le dimensionnement est tel qu'il n'y a pas d'influence indésirable sur les caractéristiques de régulation. Si l'on suppose que la conduite 100 est la conduite haute pression, la conduite 101 est la conduite basse pression Au moment o la pression dans la conduite 100 atteint la pression à 1 1736 laquelle est ajustée la soupape limitatrice de pression 102, cette soupape s'ouvre et le fluide de pression qui s'écoule à travers elle parvient par l'orifice 114 dans le canal 56 et de là, à travers l'étranglement 120, à la soupape à pression constante 61 Le canal 56 reçoit de ce fait une plus grande quantité de fluide de pression qu 'a qpar avant, de sorte q u e la p re sa ion s'y élève, conformément à la caractéristique de pression montante concernée. La force dè rappel accrue qui en résulte sur le tiroir 12 provoque le déplacement de ce dernier vers la gauche, contre la force du ressort 20 Du fluide de pression refoulé par la pompe auxiliaire 37 peut ainsi être envoyé dans le canal 41 et le vérin 43, de sorte que le débit de la pompe est réduit Un nouvel état stationnaire s'établit seulement lorsqu'un équilibre existe de nouveau entre la force des électro-aimants et les forces de pression agissant sur les extrémités du tiroir La réduction de la course des pistons de la pompe à pistons axiaux peut aller jusqu'à zéro et se pour- suivre au-delà, si bien que la pompe débite ensuite dans la con- duite 101. Au cas o la conduite 101 est la conduite haute pression, si la pression y dépasse la valeur ajustée sur la sou- pape limitatrice de pression 103, du fluide de pression de la conduite 101 s'écoule à travers cette soupape dans la conduite 116, l'orifice 117 et le canal 56 La pression plus élevée établie à présent par l'étranglement 119 dans l'orifice 57 déplace le tiroir 12 vers la droite, contre la force du ressort 19, de sorte que du fluide de pression refoulé par la pompe auxiliaire 37 peut être envoyé par le canal 42 dans le vérin 44 Cela produit également la diminution du débit de la pompe. On obtient ainsi de manière simple une limitation de pression dite à faibles pertes, grâce à laquelle il n'est pas nécessaire d'évacuer en permanence du fluide de pression excéden- taire à travers une soupape limitatrice de pression, ce qui con- duit à un échauffement intense de l'huile et correspond à une dis- sipation de puissance; au lieu de cela, la course des éléments de refoulement de la pompe est diminuée, jusqu'au débit zéro de la pompe s'il le faut, ou même au-delà, donc avec inversion du sens 11736 de refoulement de la pompe Les étranglements disposés dans le canal 56 forment un montage hydraulique en pont qui est désaccordé de telle manière, en fonction de la pression de service, que la limitation de pression à faibles pertes entre en action. L'exemple de réalisation de la figure 5 se distingue uniquement de celui de la figure 4 par le fait que la soupape limitatrice de pression désignée ici par 130 branchée sur la conduite I 00 peut être réglée par un signal extérieur, provenant par exemple d'un convertisseur électrique 131 Ce signal peut représenter, par exemple, la pression de freinage d'un système de freinage hydrostatique, ou encore un signal électrique Pour simplifier, la figure 5 montre seulement une telle soupape branchée sur la conduite 100 Il va de soi qu'une soupape semblable peut être branchée en plus sur la conduite 101. T 1736 REVENDICATIONS 1 Dispositif de réglage pour une machine hydrosta- tique (pompe ou moteur) reliée à au moins une conduite haute pression et possédant un organe de réglage ( 49) qui détermine la course des éléments de refoulement et est réglable par au moins un vérin commandé à partir d'une source de fluide de pression par un tiroir de distributeur ( 12) piloté par au moins un électro-aimant à action proportionnelle et maintenu en posi- tion médiane par des ressorts de centrage, et dans lequel un signal de rétroaction issu de la position de l'organe de réglage règle la machine suivant le signal électrique appliqué, avec rappel du tiroir en position neutre, caractérisé en ce que le tiroir 2) est chargé d'un côté ( 12 ') par une pression constante et de l'autre côté ( 12 ") par une pression variable dépendant de la position de l'organe de réglage. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression constante est établie par un premier courant de fluide de pression tiré de la source de fluide de pression ( 37) et passant par un premier étranglement ( 84) ainsi qu'une soupape à pression constante ( 61), prévue à la suite de celui-ci, et en ce que la pression variable est établie par un second courant de fluide de pression, passant par un second étranglement ( 83) et une soupape de pression ( 69) prévue à la suite de celui-ci et dont la pression de réponse est variée proportionnellement à l'angle d'inclinaison de l'organe de réglage. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le courant de fluide de pression est tiré d'une pompe auxiliaire ( 37) dont la moitié du débit passe par le premier étranglement ( 84) à la soupape à pression constante ( 61) puis à une b&che ( 39). 4 Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caracté- risé en ce que la pression de réponse de la soupape de pression ( 69) est variable par une timonerie à levier ( 79, 80) manoeuvré par l'organe de réglage ( 49), ainsi que par une came ( 77) reliée à cette timonerie, l'agencement étant tel que la pression de réponse augmente lorsque l'angle d'inclinaison de l'organe de réglage augmente. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le tiroir ( 12) fait partie d'un distri- buteur ( 10) à quatre voies et trois positions, sur lequel deux électroaimants ( 13, 14) agissent dans des directions opposées, et en ce que l'organe de réglage ( 49) est manoeuvré par les pis- tons ( 45, 46) de deux vérins agissant en sens opposé. 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la précontrainte du ressort ( 65) de la soupape à pression constante ( 61) est variable en vue de l'ajuste- ment du point zéro du tiroir ( 12) respectivement de l'organe de réglage ( 49). 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la précontrainte du ressort ( 65) de la soupape à pression constante ( 61) est variable indépendamment de l'ajustement du point zéro en vue du réglage manuel en cas de défaillance de l'électro-aimant ou d'un électro-aimant. 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 7, caractérisé en ce qu'une soupape limitatrice de pression ( 102, 103) est raccordée à la conduite haute pression ( 100, 101), la sortie de cette soupape étant reliée au canal ( 56) alimenté par la pompe auxiliaire ( 37) et contenant les étranglements ( 83, 84), et en ce que la soupape à pression constante ( 61) et la soupape de pression ( 69) sont précédées directement d'un troisième étran- glement ( 120) respectivement d'un quatrième étranglement ( 119). 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la conduite reliant la soupape limitatrice de pression ( 102, 103) au canal ( 56) contient un étranglement ( 115). Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la pression de coupure de la soupape limitatrice de pres- sion est réglable, par exemple au moyen d'un électro-aimant piloté par un convertisseur ( 131).