Brevet FR2525700A1 — publié le 19831028

Certains dispositifs hydrauliques modernes qui sont alimentés par des pompes volumétriques variables sont du type dit "sensible à la charge" Un dispositif sensible à la charge permet à la pompe volumétrique variable de ne pomper qu'au débit et à la pression nécessaires au déplacement d'une charge particulière, et un exemple d'un tel dispositif est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N' 3 401 521 La vitesse à laquelle la charge est déplacée peut être commandée par la position du tiroir du distributeur du dispositif, ce distributeur étant sen- sible à une chute de pression se produisant de part et d'autre du tiroir et réglant en conséquence le débit de sortie de la pompe, comme décrit dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique N O 4 037 410. Les dispositifs antérieurs précités "sensibles à la charge" détectent la chute de pression se produisant sur le courant d'admission de la pompe vers le moteur. La présente invention détecte la chute de pres- sion en sortie de la charge, c'est-à-dire sur le courant de retour du moteur, plutôt qu'à l'entrée, comme c'est lecas dans le brevet N O 4 037 410 précité Il est avanta- geux d'effectuer une mesure à la sortie d'une charge dans divers cas tels que le transport par grue d'une lourde charge Une mesure effectuée en sortie présente égalementde par sa nature la possibilité de limiter la cavitation jus- qu'à la capacité d'écoulement de la pompe La mesure en sortie permet également d'accroître la rigidité du dispositif en maintenant une légère pression'sur le côté à basse pression de toute charge par gravité pendant qu'elle est abaissée ou arrêtée La logique nécessaire à un dispositif à montage en aval est différente de celle demandée pour un dispositif de type classique, à montage en amont, tel que décrit dans les brevets précités Cependant, le dispo- sitif à montage en aval peut être utilisé avec les mêmes compensateurs de pression et de débit que ceux mentionnés dans le dispositif à montage en amont du brevet des Etats- Unis d'Amérique N O 3 508 847 précité. La logique du dispositif "à montage en aval" selon l'invention a pour effet sur la pompe d'accroître son débit de sortie lorsque la pression de la conduite du signal chute au-dessous d'une certaine limite prédé- terminée, par exemple 1400 k Pa Si la pression du signal dépasse cette limite, la pompe réduit son débit d'écoule- ment jusqu'à ce que le niveau de 1400 k Pa soit atteint. La conduite ou ligne du signal détecte la pres- sion dans une cavité de signal située dans le distributeur qui est placé entre l'orifice de travail de retour du moteur et une cavité de vidange ou de réservoir En l'absence d'une pression suffisante dans la cavité du signal, le dispositif de compensation de la pompe accroît le débit d'écoulement de cette dernière jusqu'à la pres- sion demandée Dans le cas de la descente d'une charge pesante, il existe évidemment une pression suffisante dans la cavité du signal, car le poids de la charge est ressenti lorsque le tiroir du distributeur dose l'écoule- ment de retour vers le réservoir Dans cette condition, un clapet de retenue placé dans la ligne de détection empêche la pression de la charge de provoquer un refoule- ment vers le compensateur de lia pompe et cette dernière reste en attente, à sa pression limite inférieure préd&- terminée de 1400 k Pa, car la pression de refoulement de la pompe est également exposée au compensateur. L'invention a donc pour objet p incipal un dis- positif hydraulique sensible à la charge, qui détecte le débit de retour du noteur pcur commander le débit d'écou- lement partant de la source de pression. L'invention a également pour objet un dispositif de "dosage de sortie" qui génère un signal d'attente à partir d'une source de pressiors indépendante de la pompe principale du système. L'invention a également pour objet un dispositiç sensible à la charge, comportant un distributeur de conception très simplifiée qui présente les fonctions supplémentaires de régénération et de flottement. L'invention a pour autre objet une valve sensible à la charge, montée dans un dispositif à compensation de pression et de débit, équipé d'un circuit de signal simpli- fié L'invention a pour autre objet une valve de commande placée dans un dispositif sensible à la charge qui main- tient fermement une charge sans écoulement de retour par le circuit avant le levage. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limita- tifs et sur lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale par- tielle du distributeur du dispositif selon l'invention en position de montée, les autres éléments du dispositif étant représentés schématiquement; la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1, montrant le distributeur en position de descente; la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1, montrant le distributeur en position neutre, le circuit du signal comportant une source de pression modifiée; et la figure 4 est un schéma d'une variante du dispositif de régulation à montage en aval selon l'inven- tion. Comme représenté sur la figure 1, le dispositif hydraulique sensible à la charge selon l'invention est indiqué globalement par la référence numérique 10 Il comporte une pompe volumétrique variable 12 qui alimente un moteur ou cylindre 14 à double effet par l'intermédiaire d'un distributeur 16 à quatre voies Le distributeur 16 peut se présenter sous la forme d'une valve unique, comme représenté, ou bien d'une valve du type empilage bien connue de l'homme de l'art Dans un agencement à empilage, plusieurs parties sont disposées les unes contre les autres en formant un empilage, chaque valve utilisant des canaux de pression de pompage communs, des canaux de vidange communs et des canaux de signaux raccordés en parallèle. La pompe primaire 12 est du type à pistons axiaux, bien connus de l'homme de l'art, comportant un plateau de came inclinable 18 dont la position est com- mandée par un vérin 20 rappelé par un ressort 19 vers une position de débit maximal La position de la plaque de came de la pompe 12 est commandée par une petite servo- valve 22 à tiroir qui commande l'écoulement vers le cylin- dre 20 et en sens opposé La valve 22 est analogue à la valve à tiroir 35 de compensation d'écoulement décrite dans le brevet n 3 508 847 précité La valve 22 est également désignée ci-après par l'expression dispositif de compen sation de la ré o -nreater Ro - -'. dre 20 de commande Bien v-ra les dessins re re e-, pas une valve à tiroir de limitation à haute pression en tant que partie New -: 7 e le ' fa; - valve peut être utilisée, par exemple la valve à tiroir 48 décrite dans le brevet n 3 50 ( R 47 8 r 74 * à tiroir 22 est rappel 4 un ressort 21 fer - tion d'écoulement acéru é ' déchrge la pre- Sor ' vérin 20,rlet sous l'effet d* la forcce dii ree:-r't 19, Uln -ixlir "' d'asserxie T se e sm ohl > la ession r urar gag; une condi': 30 de signai L _'ccppcze à l'action di:cei:s 21 exercée sur la valve 22 et, lorsque ce cylindre:- mis sous rr'Fi{n, d X une seconde positior r-rm ' soumise à la pression de la pompe est également ',?c _ e o O au cylindre d'asserv eqement 25 et permet un;eti c le Ment de 3,8 1/min ie la::ompe 12 à travers un de débit 32 Lorsque le débit traversant le limit r '? atteint 3,8 1/min, un orifice variable situé dans c@ limiteur empêche tout accroissement du débit d'écoulement quelle que soit la pression Un clapet 34 de retenue, placé sur la conduite 30 de signal, entre le distributeur 16 et la conduite 28 de pression, empêche la pression d'être renvoyée du distributeur 16 vers le cylindre 25 d'asservissement, permettant au débit pilote de 3,8 1/min de s'écouler de la conduite 28, en sens inverse, vers une cavité 52 de signal. Le distributeur 16 commande l'écoulement du fluide de la pompe 12 vers le moteur à double effet 14 qui, lui-même, déplace une charge W Le distributeur 16 comprend un corps 35 qui présente un alésage 40 contenant un tiroir 64 de valve Deux orifices de travail 36 et 38 coupent l'alésage 40 et sont eux-mêmes reliés à des cham- bres opposées 42 et 44 de tige et de tête, respectivement, du vérin à double effet 14 Une cavité 46 soumise à la pression de la pompe coupe également l'alésage 40, entre les orifices de travail 36 et 38, et est reliée à la conduite 13 de refoulement de la pompe Deux cavités de retour 48 et 50 sont situées à l'extérieur des cavités des orifices de travail 36 et 38 Le corps 35 du distribu- teur présente également une cavité 52 formant une boucle pour le signal et possédant deux branches 54 et 56 qui coupent l'alésage 40 du tiroir entre les orifices corres- pondants de retour et du moteur, respectivement Un clapet de charge classique 58, placé dans la conduite 13 de refoulement de la pompe, empoche la charge de provoquer un écoulement de retour lorsque cette charge dépasse la pression de refoulement de la pompe. La figure 3 illustre un autre procédé pour utili- ser une source de pression avec le cylindre d'asservisse- ment 25, la source de pression étant constituée par une petite pompe 60 à engrenage à débit fixe qui est reliée au cylindre d'asservissement 25 par la conduite 29 de pression Le refoulement de la pompe 60 est également relié à la conduite de refoulement principale 13 de la pompe principale 12 par un conduit 31 et par l'intermédiaire d'un clapet 62 de retenue La pompe 60 présente un débit d'écoulement de faible valeur, de l'ordre de 3, 8 1/min, et elle établit dans la conduite 30 du signal une pression qui ne dépasse pas la pression d'attente de 1400 k Pa. Le distributeur 16 étant en position neutre, comme représenté, la pompe à engrenage 60 produit une pression d'environ 1400 k Pa Sous l'effet de cette pression, la valve 22 de compensation réduit la course de la plaque à came 18 en donnant à la came une position négative permettant à l'écoulement du signal de passer par le clapet 62 de retenue et de revenir par la pompe principale 12 vers le réservoir Un avantage d'un signal produit par une pompe à engrenage est qu'une pompe existante de dispositif de lubrification, à faible débit et faible pression, peut être utilisée pour un coût supplémentaire négligeable L'avantage principal de ce type de production de signal porte sur le rendement énergétique Dans le dispositif d'écoulement à signal généré par la pompe principale montrée sur les figures 1 et 2, il faut 1,5 k W pour produire 3,8 1/min sous une pression maximale de pompage de 24 500 k Pa La pompe à engrenage 60 ne délivre initialement que 1400 k Pa avec une économie de 1,5 k W. Dans des applications telles que de grosses machines, les valves individuelles peuvent être montées à une distance importante les unes des autres Ce montage dispersé accroît les pertes en ligne e-k exige des pressions de signaux plus élevées Une solution à ce problème consiste à rapprocher davantage du moteur la prise 85 de la ligne de signal sur la conduite de refoulemermt de la pompe Ure autre solution consiste à relier la ligne 30 du signal à la conduite 13 de refoulement de la pompe par une conduite 82 (comrne représenté en traits pointillés sur la figure 3) L'incoporation d'un clapet 84 de retenue dans la conduite D 2 emp che tout reflux dans la conduite 30 du signai mais perrs t l'écoulement de la conduite du signal vers la condu 1 te 13 de refoulement par l'intermédiaire d'une valve $ 5 pllcée en aval. La figure 4 représente vne variante de l inver. tion ne comportant pas le distributeur Une application de ce type de dispositif est une transmission pour yen- tilateur ou génératrice, dans laquelle il est demtande au moteur une vitesse constante alors que l'on utilise un générateur de force motrice variable La pompe volu- métrique variable 12, le cylindre 20 de commande et la valve 22 de compensation assument des fonctions similaires à celles qu'elles assument sur la figure 1 La pompe 12 entraine un moteur 86, l'écoulement de retour vers le réservoir passant par une conduite 87 de refoulement et un étranglement 88 Une ligne ou conduite 90 de détection relie la conduite 87 parcourue par l'écoulement de refou- lement du moteur au cylindre 25 d'asservissement afin que la valve 22 règle le débit d'écoulement de la pompe 12 pour maintenir une pression constante en amont de l'étranglement 88 Si le moteur 86 est utilisé dans une application pouvant tenter d'emballer la pompe, le clapet 92 de retenue monté dans la conduite 90 de détection empêche l'apparition de tout signal erroné et un limiteur d'écoulement 32 a établit une pression d'attente à l'entrée du moteur 86. Un autre procédé pour produire un écoulement de signal, qui n'est pas illustré sur les dessins, peut consister à remplacer le limiteur de débit 32 de la figure 1 par un orifice fixe, dimensionné pour établir une pression de 24 500 k Pa, par exemple, à un débit d'écoulement de 3,8 1/min. Le fonctionnement du dispositif sera à présent décrit Le tiroir 64 du distributeur étant en position neutre comme montré sur la figure 3, toutes les cavités du distributeur 16 sont isolées les unes des autres, de sorte qu'il ne se produit aucun écoulement à travers le distributeur Etant donné qu'aucun écoulement ne sort du canal 52 formant une boucle pour le signal, la pres- sion régnant dans la conduite 30 du signal est identique à celle régnant dans la conduite 13 de refoulement de la pompe principale par suite de la présence du clapet 62 de retenue sur la conduite 31 La pression de refoulement de la pompe appliquée à la conduite 13 est appliquée au cylindre 25 d'asservissement, afin que la valve 22 ramène la plaque 18 de came dans sa position établissant la pression d'attente, par exemple 1400 k Pa, qui est déterminée par la force du ressort 21 Le dispositif est alors en position d'attente dans laquelle une pression de 1400 k Pa règne dans la cavité 46 de pression de pompage du distributeur 16. Lorsque le tiroir 64 est déplacé vers la droite, c'est-à-dire vers sa position de montée, comme montré sur la figure 1, le cycle suivant a lieu Le mouvement vers la droite du piston 70 du tiroir fait communiquer la cavité 46, soumise à la pression de pompage, avec l'orifice 38 de travail Cependant, il ne se produit mvc'n écoulement si l'on suppose -ue la charge W exercée sur le vérin 14 dépasse la pression d'attente de 1400 k Pa. Il ne se produit pas non plus d'écoulement de retour à partir g cbtb'-^ Aiz ' du clapet 58 de charge Ire -3 Jte 68 du tirir: -: buteur, en se déplaçant vers la droite, fait également communiquer 'orifice -,r 2 E oteur avec j:: L 54 de la cavité 52 du signal La pression régnant dans la cavité 52 coruninlc,e l -T r a 1 r,-'-nel it r-*i 76 débouthant Sie e-ns 't 'q 9 retour a de 1400 k Pa P-râri t -5-nc '='é 52 d' S 1-; 1 ni i te alors X> >râi > 'i* Ueeert 4 ?' dre 25 d'n- c-r-seen C-f-te oute de re cylindre ' bencir)^;-ét-ô > g Ue un ddplac la valve ?? -ers la rcit sou l'effet du res ec-; 21. afin que la pression soit déchargée du cylindre tension di cv'ienre o ' course l;: ' de la pomne l? -' e -s - dans la conduite 13 de rstfclemsnt de la pompe - ce qu'elle devienne caal e a la pression de la ch: e régnant dans F -'-r 44 L Te moteur commence alc s A se déplacer I:orsgu, Ie Borin ou moteur 14 co:m-encc son mouvement, l'écoulement sortant de la chambre 42 du cylindre pénètre dans la cavité 52 du signal du dstribv- teur et s'associe au petit écoulement de signal passant dans la conduite 30, et il s'écoule vers le retour par l'entaille 76 La pompe 12 augmente son débit d'écoulement jusqu'à ce que l'écoulement de décharge du cylindre et l'écoulement de la conduite du signal soient suffisants pour élever la pression à 1400 k Pa à l'entaille ou orifice 76 de dosage de sortie du distributeur 16 Une fois que cette pression de 1400 k Pa est atteinte dans la cavité 52 du signal, la pompe 18 stabilise son débit ou diminue son débit si la pression régnant dans la cavité 52 dépasse 1400 k Pa. Dans le circuit de la figure 1, lorsque la pression s'élève à un certain niveau dans la conduite 13 de refoulement de la pompe, le limiteur de débit 32 réduit l'écoulement passant dans la conduite 28 à un niveau maximal prédéterminé, par exemple de 3,8 1/min, afin que la pression régnant dans la cavité 52 du signal soit ressentie dans le cylindre 25 d'asservissement, quand bien même le clapet 34 de retenue empêche tout écoulement de retour dans la conduite 30 du signal. Dans la position initiale de montée (figure 1) décrite précédemment, on a supposé au préalable que la charge W s'exerçait vers le bas sur le cylindre 14 en engendrant une pression dans la chambre 44 Cependant, en supposant que la charge W dépasse une position de point mort central et s'exerce en sens opposé, la pression régnant dans la chambre 42, située du cÈté de la tige du vérin 14, augmente jusqu'à atteindre la pression de la charge, quelle qu'elle soit Cette inversion de la charge accroit la pression régnant dans la cavité 52 du signal, ce qui a pour effet de fermer le clapet 34 de retenue, d'empêcher tout écoulement de retour dans la conduite 30 du signal et de bloquer également l'écoule- ment du signal dans la conduite 28 de pression L'écou- lement du signal étant à présent bloqué, le cylindre 25 d'asservissement détecte directement la pression de refoulement de la pompe dans la conduite 13 et la pompe règle sa course afin de maintenir une pression d'attente dans la conduite 13 de refoulement, par exemple de 1400 k Pa Lorsque la charge W continue d'exercer une traction vers le haut sur le moteur 14, l'entaille 76 du tiroir 64 régule la vitesse de déplacement du moteur ou vérin tandis que la pompe 12 fait varier son débit d'écoulement en tentant de maintenir une pression de 1400 k Pa dans la conduite 13 de refoulement pendant que la-chambre 44 de tête se remplit. Lorsque le tiroir 64 du distributeur est déplacé d'une position de travail vers une position neutre, la cavité 52 formant la boucle du signal est de nouveau isolée, ce qui a pour effet d'empêcher tout écoulement d'asservissement dans les conduites 28 et 30 du signal, de sorte que la pompe 12 passe à une pression de refoule- ment d'attente de 1400 k Pa En mode de descente, tel que montré sur la figure 2, le tiroir 64 est déplacé vers la gauche de sa position neutre, jusqu'à la position représentée sur la figure 2 dans laquelle il fait commu- niquer la cavité 46 de pression de pompage avec l'orifice 36 relié au moteur, tout en faisant communiquer l'orifice 38 du moteur avec la branche droite 56 de la cavité 52 du signal La pression de charge provenant du moteur 145 s'exerçant alors dans la cavité 52 du signal, ne peut revenir jusqu'au cylindre 25 d'asservissement, car elle est arrêtée par le clapet 34 de retenue Une eutaille 74 de dosage, ménagée dans le p- stont 66 du tiroir, permet un écoulement dosé de la branche gauche 54 de la cavité 52 vers le réservoir par l'intermîdiaire de la cavité 4 ' de retour d'écoulement Etan_ donné qu'il n'existe auccr. écoulement dans la conduite 30 du signal par auite de la pression appliquée au clapet 34 est retenue, la pompe 12 positionne la plaque lc de caue a-i N de maintenir une pression d'attente de 14 OQ kla dars la conduite 13 de refoulement Cette condition d'atttn 4 e est établie, car la pression de refoulement de la om Prje est ressentie directement par le cyindere 25 dlasservissement de la valve compensatrice, par dinter; ?diaire de Iol co Duixie ? du limiteur de débit 32 et de la conduite 28 Si la pression de refoulement de la pompe, régnant dans la conduite 13, est inférieure à 14 C% k Fa, le ressort 21 déplace la valve à tiroir 22 vers la droite, faisant communiquer ainsi le cylindre 20 de commande avec la conduite 26 de vidange Le ressort de compression logé 1 1 dans le cylindre 20 de commande tend à déplacer son piston vers la gauche, augmentant la course de la plaque à came 18 jusqu'à ce que la pression régnant dans la conduite 28 atteigne son niveau d'attente. Tant que la charge W exercée sur le moteur 14 dépasse 1400 k Pa, il ne se produit aucun écoulement dans la conduite 30 du signal et la pompe 12 maintient une pression de 1400 k Pa dans la chambre 42 de tige du cylin- dre pendant que la charge est abaissée. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif hydraulique, sensible à une charge, à montage en aval, commandant un moteur ( 14) alimenté par une pompe volumétrique variable ( 12) et par l'intermédiaire d'un distributeur ( 16), caractérisé en ce qu'il comporte une première source de pression, un cylindre ( 20) de compensation de débit relié à la pompe afin de commander le débit de sortie de cette pompe: un dispositif ( 22) de compensation de la pompe, comman: par un asservissement et relié à la première source de pression et à une vidange afin de commander l'écoulemer t vers le cvi-1-tÄ de'-' a e -n un distributeur 16 r-6 N sa e 4 o s: pé par une cavité ( 46) de oression de pompacge, uine c: - ( 36 ou 3 a) S',n enort':-nt ice- r: c cavité de retour ( 48 ou 50 f et une cavité (* 52 d si-na; située entre l'rlfic +t ' =,t 4 de retc-r e ligne ' 4 e ', t 4 '-cvis e xt sitif de -oe-t io -7:' a cavité dr lu dîU 7 té i 9 % >-' 7-t ' retenrie "n re-he t i:l ^ 8 e la oae signal atfn qur la pre sic régnant dans la cavât i- L'ô signal d'à Art l du dispos -i r 1 t ? refoulement 'q1 e medifti -a -. médiaire du cylindre aue csens$tion afin de ma 2 n:' une press ion coastan e dais la cavité du signal du distributeur -: e:* cavité avec la vidange. 2 Dispositif hydraulique selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la seconde source de 252570 o pression comprend une conduite ( 24) reliant la sortie de la pompe volumétrique variable à un limiteur ( 32) d'écoulement placé dans cette conduite et empêchant l'écou- lement vers la ligne du signal de dépasser une certaine valeur minimale. 3 Dispositif hydraulique selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la seconde source de pres- sion comprend une conduite ( 24) reliant la sortie de la pompe volumétrique variable à un orifice placé dans cette conduite afin d'empocher le débit d'écoulement dans ladite conduite de dépasser une certaine valeur minimale. 4 Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la seconde source de pression comprend une pompe ( 60) à débit volumétrique fixe et faible, dont le refoulement est relié par une conduite parallèle ( 31) à la sortie de la pompe volumétrique variable, cette conduite portant un clapet ( 62) de retenue qui empêche tout écoulement de la sortie de la pompe volumétrique variable vers la ligne du signal. 5 Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comporte un organe ( 19 > de rappel qui tend à déplacer le cylindre de compensation d'écoulement vers une position d'écoulement maximal de la pompe, le dispositif de compensation de la pompe comprenant une valve ( 22) à tiroir, à trois voies, trois positions, un cylindre ( 25) d'asservissement, sensible à la pression, agissant sur une première extrémité du tiroir afin de tendre à le déplacer dans un premier sens, et un ressort ( 21) tendant à déplacer le tiroir en sens opposé. 6 Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la seconde source de pression ne dépasse jamais la première source de pression et en ce que le clapet de retenue placé dans la ligne du signal est disposé dans le corps du distributeur. 7 Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le distributeur est une valve à quatre voies présentant deux cavités ( 36, 38) formant des orifices communiquant avec le moteur, deux cavités de retour ( 48 et 50), la cavité ( 52) du signal ayant la forme d'un U à deux branches ( 54, 56) qui coupent chacune l'alésage entre une cavité d'un orifice communiquant avec le moteur et une cavité de retour. 8 Dispositif hydraulique, sensible à la charge, à montage en aval, commandant un moteur ( 86) et alimenté par une pompe volumétrique variable ( 12), caracté- risé en ce qu'il comporte une première source de pres- sion, une conduite ( 96) de décharge du moteur reliée à un réservoir, un étranglement ( 88) placé dans cette conduite de décharge, un cylindre ( 20) de compensation d'écoulement relié à la pompe pour en commander l'écoule- ment de sortie, un dispositif ( 22) de compensation de la pompe, actionné par un asservissement ( 25) et relié à la première source de pression et à une vidange pour commander l'écoulement vers le cylindre de compensation,e?. en sens inverse, et une ligne ( 90) de signal reliant l'asservissement du dispositif de compensation de la po 3 e à la conduite de décharge du moteur, en amont de l'étran?- glement, afin que le dispositif de compenszation de la pompe agisse sur cette dernière pour qu'elle iantienne constante sa pression de refoalement.