Brevet FR2531175A1 — publié le 19840203

2531175; La présente invention est relative à une valve pilotée destinée à équiper un ciroult hydraulique, et notamment une valve du type généralement connu sous ltune ou ltautre des dénomi- nations suivantes S valve de freinage; valve d'équilibrage limiteur de vitesse t valve de sécurité* L'utilisation dtune valve de freinage de ce type est bien connue pour la commande des organes hydrauliques supportant de firtee charges Ces valves sont conçues de façon éviter une chute brutale et dangereuse de la charge soulevée, nt ceci m Ome en cas de rupture dtune canalisation. D'une manière générale, une telle valve est utilisée pour maintenir dans un moteur hydraulique ou dans un vérin hydraulique, ue pression uffisante p pour permettre le contrale du déplacement d'tm couple ou dtune charge motrice o A titre dfexom- ple non limitatif,on notera qutne telle valve de freinage peut stre utilisée s sur un véhioule à transmission hydrostatique à îirouit en- vertglorsqutil descend ne pente ou lorsqufil procède à unm freinage; sur une grue hydraulique 9 lorsque celle-ci dépose au sol une charge, Une valve de freinge de ce tpe est connue par exemple pur le brevet fzançais numdre 2 469 597 Une t 1 lle valve con- nue est interelée sur un cirmit à haute pression p dont elle flait varier la section d'obturatien et sa commande est assurée par une pression de pilotage Dans le cas du brevet français 2 469 597 5 on constate que cette pression de pilotage peut Otre amenée à varier en cours de fonctionnement " d'ue façon qui ntest pas toujours mal- trisse et peut conduire à ltpparition de mouvements oaocadés sur les ppareils récepteurs Si par exemple, une telle valve est montée sur la commande des deux chambres dun v 6 rin de grue hydraulique l' enre- gristrement des pressions au démarrage du mouvement montre que la pression décroet dans la ehambre du vérin qui retient la charge, et oro t dans la chambre opposde Ces variations de pressions corres- pondent à la phase d'accélération de la masse mobile liée au vérin. Lorsque la vitesse souhaitée est atteinte, la pression augmente dans la section chargée du vérin et diminue dans la section opposée, comme cela apparatt ci-jointgsur la figure 1 Sur cette figure la courbe Pl, P'1 P'' 11 représente l'évolution de la pression dans celle des chambres du vérin qui retient la charge Par con- trela courbe P 2,P'2,P" 2 représente l'évolution de la pression dans la chambre opposée du vérin En abcisse, est porté le tempst. Ce phénomène physique entraîne des problèmes d'a- daptation de la valve de freinage qui,par construction,est sen- sible aux variations de la pression dans les sections chargée et opposée. Un autre phénomène physique lié au fonctionnement du vérin perturbe le régime des pressions dans les chambres de ce vérin Il s'agit des frottements Si l'on prend comme exemple un vérin dont le rendement est 0,95 retenant une masse qui con- ditionne une pression de 300 bars dans la section chargé,l'ac- tion des frottements est équivalente à une pression de 300 ( 1-0,95) = 15 bars Suivant le sens de la vitesse moyenne,la variation de pression dans la section chargée pourra être de + 15 bars. En réalité,la vitesse moyenne est réglée par le dé- bit dans la section opposée Donc,l'influence des variations dues au frottement est prise en charge par des variations de pression apparaissant par exemple dans la petite section Si le rapport des sections du vérin est de 1,8,l'amplitude des variations de + + pression de la petite section sera de: 15 x 1,8 = 27 bars. En définitive,si l'on considère la valve de freina- ge décrite dans le brevet français 2 469 597,le rapport entre la section S sensible à la pression de pilotage et la section s sensible à la pression à freiner est: S/s = 15 Dans ces conditions,on voit qu'un écart de 27 bars sur la pression de pilotage est équivalent à un écart de 27 x 15 = 405 bars sur la pression à freiner. La superposition de ces deux phénomènes conduit aux résultats illustrés sur la gigure 3 Si l'on suppose un vérin 1 chargé dont le mouvement suivant la charge motrice (sens de con- traction indiqué par la flèche 2) est contrôlé par une valve de sécurité 3 tarée à une pression PO, et dont le rapport de pilo- tage est N,la condition d'ouverture de la valve est: p O = p 1 + p 2 N o: PO est le seuil de tarage de la valve 3; _ Pl est la pression côté grosse section dans le vérin 1; _ p 2 est la pression o 8 té Ptite section i utilise pour piloter la valve de sécurité 3. Sans la phase de mise en vitesse du vrin 1, P chute, afin dtobtenir une océlération de la masse attachée au vérin $ soit Pl t la valeur de la pression correspondant à l'effort d'accélération Pour l'effort de frottement, on peut définir une pression correspondante Pf Pendant la phase de mise en vi tesse y il règ era dins la section chargée du vérin 9 une prest sion s p,1 = Pl ( p + Pf) Pour que la valve de soécurité soit ouverte, il faut que p 2 augmente de la valeur s (a |Pf) X - N Lorsque la vitesse est atteinte, la pression dccélération est nulle La pression dans le Krin prend alors la valeur P" t telle que P " P P De m 9 me 9 P 2devient Ainsi, le spectre de la pression en fonction du temps est représenté figure 1. Los raisonnements ci-dessus montrent la préc- rité d'une position d'équilibre plorsque la valve de sdourité est pilotée par la pression p 2 de la section opposée ( figure 2). Pourtant, cette solution est intéressante, car elle ipmrmet de détecter l'emballement de la charge ( en cas de survitesse, la pression de la section opposée stannule) g elle évite de ramener des ordres électriques ou hydrauliques sur la valve de sécurité et done sur le vérin o Ce dernier point est particulièrement in- téressant pour les machines équipées de distributeurs à commande musculaire p et ne disposant pour unique système d'ordre que des déplacements de pièces mécaniques telles que leviers et biellet- tes de liaison entre l'opérateur # et le groupe distributeurs. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients en réalisant une valve de freinage dont la pression de pilotage peut varrier du fait de la présence sur son circuit de pilotage, d'une valve de réduetion de pression, dont la pression réduite est fonction du tarage du ressort et de la pres- sion dans la section chargée du vérin. Le dessin annexé,-donné à titre d 2 exemple non limitatif t permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. Figure 4 est un schéma illustrant le principe de fonctionnement d'une valve de freinage selon l'inventione Figure 5 correspond à une variante dtappli- cation de l'invention. Figure 6 montre un mode de réalisation possi- ble utilisant le principe de la figure 4. Figure 7 représente le montage sur la valve de sécurité,de la valve de réduction de pression. Figure 8 montre le schéma hydraulique dl une autre variante de ltinvention. Figure 9 illustre une réalisation coxrres- pondante. Figure 10 montre une autre variante qui correspond à un surtagagea. On a représenté sur la figure 4 un vérin 1 qui travaille en retenue, à l'encontre d'une charge qui tend 2 Q à la faire rentrer, comme indiqué par la figure 2 e La grosse section du vérin correspond à une chambre de retenue 4, dans laquelle règne la pression p 1 La petite section correspond à la chambre opposée 5 t dans laquelle règne la pression P 2. Le fonctionnement de cette valve est le suivant s Dans le corps 6 ( figure 6), coulisse un tiroir 8, taré par un ressort 9 La valve est alimentée en pression P 2 par un orifice 10 Le tiroir 8 en position de repos relie l'orifice 10 à un orifice 11 délivrant la pres- sion PP Lorsque cate pression P P est suffisante pour engen- drer sur le tiroir 8 un effort supérieur à celui du ressort 9 le tiroir 8 se déplace en comprimant ce ressort ( figure 6, flèche 12) E Le déplacemimt se poursuit jusqu'à ce que e ti- roir 8 coupe la liaison entre les origices 10 et 11, ctest-à- dire entre P 2 et P p Stil arrive que PP continue à orottre sous l'action des fuites internes à la valve p ou sous l'action des fuites extérieures, le tiroir 8 se déplaoe encore contre le ressort 9, et établit la liaison avec un orifice 13 o rè- gne la pression du réservoir. Sur lepioton 14 t situé à l'extrémité du tiroir 8, 2531175; on applique une pression p 1, qui vient de la section chargée 4 du vérin 1 à protéger o Cette action s'ajoute à celle de la pression PP sur le tiroir 8 de la valve, et la fermeture de la liaison en- tre les orifices 10 et 11 a lieu lorsque la relation suivante est vérifiée s Effort du ressort m effort d Q à PP + effort di à Pl La valve 15 qui vient d'8 tre décrite est une valve de réduction de pression o On peut la compléter en y montant une valve de sécurité 16, comme illustré sur la figare 7 Ia pression Pp sortant de l' rifice 11 de la valve i réduction de pression 15 stap- plique sur le piston de pilotage 17 de la valve de sécurité 16 e La pression du r 6 cepteur ( section chargée 4) s'applique simultanément sur le piston 14 de la valvede réduction de pression et sur le cla- pet de la valve de socurit 6 15. Pour compeeme le pio ipe de la commande s$en lin- vetion, on va éoriro l'téquation déq Rilibre d 1 valve do sécrit a Si PO est la pression de tarage, S désigne la section deappli= cation de la pression de pilotage PP dans la valve 15 9 étant la section d'applicatien de la presion à freiner Po On a: P o P S +PP o S La valve de rédction de pression 16 est ogaisse de façon que la preassion réduite sepplique sur ue section 51 9 et la pression à freiner sur une mection a Par en 1 trtioa s 1 -S Par ailleurs, en l'absence de pression à freiner, s la pression Idduite est tarée à la valeur P Po = P x S ou PPO po x _, ce qui est la oondition d'ouverture de la valve de sécurité 15 s Ainsi, l'équation d'équilibre de la valve de réduc- tion de pression 16 s'écrit p x Si = PP x S 1 + Pl x 51 ou: Po p P p 1 1 Si l'on prend la oendition de tarage de la valve de réduction de ression 16 P = Pox on a s: O x p P + p 1 x 1 s S S ou encore t o S 6 p x =p P + p 1 1 s S S Ceci est l'équation déuilibre de la valve defreina- ge 7 selon l'invention Ainsi, la pression pilote est en permanence adaptée à sa juste valeur. La valve de réduction de pression 15 peut être tarée: mécaniquement ou par un ressort; hydrauliquement; électriquement. L'ouverture du clapet de la valve de sécurité 15 est tarée à une pression P P o Celle -ci est définie de la façon sui- vante: ppo =pp P + p 1 S, -P p 1 Po i p s 1 S Si Ppo est réglée en dessous de la valeur théorique P O P P sera plus faible Pour obtenir l'ouverture de la valve, il faudra que p 1 augmente, ce qui entratne l'augmentation de p 2 on favorise ainsi le fonctionnement en limiteur de pression pour la val- ve de asécurité. Si P PO est réglée en dessus de la valeur théorique,, PP augmente: on favorise ainsi l'ouverture par le pilotage de la valve, donc son fonctionnement en limiteur de débit. Certaines valves de séourité ne sont pas équilibrées à la pression de retour Tel est par exemple le cas de la variante Illustrée gurx la figure 5 Bans ce cas, le clapet ou système de freinage 18 est soumis à des efforts de fermeture et à des efforts d'ouverture correspondant aux équations suivante S s 0 r efforts de fermeture t p O + p * S efforts d'ouverture S p 1 S + PP S Par conséquent, lorsque ces efforts s'équilibrent, on a S 1 P Os + pro p + p 1 PO=( Pl _ Pr) + p P s Si l'on rajoute à la valve de réduction de pression I ou balance hydraulique, un piston 19 de section S sur lequel et applique la pression de retour P créant un effort qui s'ajoute à 1 ' effort de tarage t on aura ( figures 8 et 9) s p 1 S 1 po 51 + p Prp 1S pp 1 PO xs 1 (pl Pr) 1 i pp x 51 avec la condition de tarage p p O PM 13 pp O= p O =o p x SI on 1 retrouve i p X X g (Pl -p 1 + PPX S si i s PO (p Pr)+ p P La pression de pilotage p Pest à nouveau adaptde. Dans llezemnrle de r* 5 alisa tion donné sur les figures 8 et 9 la valvge de réduotion de pression 16 précédemment d 6 crita (figure 6) est ta- ré hydrauliquement, par action de'une pression de rvage dans une cham- bre 20 e O ette pression est â 4 tinie par le limiteur de pression 21 agis- sant sur le d dbit contr 8 lé par un gicleur 22 Le p>iston splnar 19 de section ic engendre sur le tiroir B,0 Bons laotion de pet, si" effort qui a'ajoute à celui que donne la pression de pilotageo D'autren cas de foncti Onn E Mint peuwent ltre prévus O ?ar oetemple, lorsque la pression P 2 doit Stre motrice fil Ost alors N 6 cessaire de pi- loter franiche-aient la valve du séourité Â 5 D afin qu'elle ouret au Mazî- Mwn pour lfimiter la contre-prefoaien sur la section normalomeut fene I sera N 4 ceosaire de disposer 2 ur le pilotage do la valvo (le bcurité 15 une séquence qui relie directemnent le pilotage de la valve à la pression P 2 Cette séquence peuit d'ailleurs f par une organisation Jndiciense Br intégrée à la valve de réduction do pression 16 o Displosition pour limiter la pression P 2 -valve de séquencle tarde î su rtarase du ressort application d,On effort fonction de P 2 ou le tiroir de la valve de réd uct ion de pression. Un exemple de oartarage est donné par la figure 10 c S Ur la valve de réd uction do pression 15 9 on rajoute un ensemble comprenant un corps 23 dans lequel coulisse un piston à double tige 24 Az C liiston déteimine aveo les alésages du O orps et le palier 25 vdeux èambres reliée Ds aux orifices 26 et 27 9 recevant respectivement les proosionq P 2 et PSQ Lons Goction S annulaires des chambres osent égales et leurs valeurs sont d 4 temiinée O Pour que le ressort Goit Surtaré Sitat que la différeuse P r M DL P est supérieure à la tension du rsessrtrpoéeàlscio annulaire définie par les actes de constrnctiono la tension du ressort 2 B est fixée par la vio de réglage 29 ô D'une mauière générale 9 ou voit' que dans toutes les variantes qui viennent d'tere décrites e le, bala uoe hydraulique aossure a chaque instanit l'égalité entre la paession à retenir Pl et la presoion do retour pi Autre- ment dit, la pression de pilotage est adaptée en fonct ion du régimes des pressions rencontrées par la valve de freinage 0110-=A Bue o On équilibre O non seulement la pression de retenue Pl, mais aussi la pression de pilotage P Po REVENDICATIONS 1 Valve de freinage pour retenir une pression de charge dans un circuit hydraulique, oomprenant un organe de rete- nue piloté par une pression hydraulique, et caractérisée en ce que la pression de pilotage P P peut varier du fait de la présen- oe sur le cirouit de pilotage, dtune valve de réduction de pres- sion ( 15) t dont la pression réduite P r, est fonction de la pression à retenir P 2 Valve de freinage suivant la revendication 1 ' oaractérisée en ce que la pression à retenir P 1 rgne entre autres dans laohambre à grande section ( 4) d'un vérin à double effe 4. 3 Valve de freinage suivant l'une quelconque des revendications préc Xdentes e caractérisée en ce que la pression P pour le pilotage de la valve do freinage ( 16) ost corrigée à par tir dfune balance hydraulique équilibrant la pression de retenue p 1 et la pression de pilotage P P de la valve de freinage ( 16). 4 Valve de freinage suivant l'une quelconque des revendications précédentes v oaraetérisée en ce que la pression P P pour le pilotage de la valve de freinage est obtenue à partir de lapression P r de la section opposée à la section chargées