Brevet FR2524665A1 — publié le 19831007

-1- Valve de régulation pour alimentation simultanée de systèmes hydrauliques à centre fermé et à centre ouvert L'invention concerne une valve de régulation pour alimentation simul- tanée de systèmes hydrauliques à centre fermé et à centre ouvert. Dans certains véhicules automobiles sont installés des dispositifs d'assistance hydrauliques pour le freinage, la suspension et la direction. De manière classique, les dispositifs d'assistance pour le freinage et la suspension sont à centre fermé, c'est-à-dire que leur alimentation s'ef- fectue à pression sensiblement constante et débit variable; pour ce faire, on utilise en général un accumulateur hydraulique entre le générateur de pression et les dispositifs en question. Par contre, les dispositifs d'assistance pour la direction sont souvent à centre ouvert, c'est-à-dire que leur alimentation s'effectue à débit sensiblement constant et pression variable; pour ce faire, on utilise en géné- ral un régulateur de débit entre le générateur de pression et les dispositfs en question. Naturellement, pour des raisons d'économie, on cherche à utiliser un générateur de pression unique capable de délivrer un débit de fluide suf- fisant pour le fonctionnement simultané de tous les dispositifs précités et sous la plus forte pression nécessaire. Lors du démarrage du véhicule, l'accumulateur d'alimentation des dis- positifs à centre fermé est en général déchargé et il est nécessaire d'attendre un certain temps de fonctionnement du moteur (qui est utilisé pour entraîner le générateur de pression) pour que l'accumulateur soit correctement chargé et que les dispositifs en question deviennent opérationnels. Circonstance aggravante, durant tout ce temps, le régulateur de débit desservant le dispositif à centre ouvert dérive un débit de fluide important, ce qui augmente le temps de charge de l'accumulateur. Pendant ce temps, les dispositifs d'assistance au freinage et à la suspension ne fonctionnent pas à leur pleine efficacité, ce qui peut présenter un danger, ou à tout le moins, une gêne pour le conducteur. Pour pallier ces inconvénients, l'invention propose un régulateur de débit du type comprenant un boîtier dans lequel est ménagée une cavité dont une extrémité dite supérieure est prévue pour être reliée à un générateur de pression et dont l'autre extrémité dite inférieure est prévue pour être reliée à un dispositif d'assistance à centre ouvert, et un premier passage débouchant dans la paroi de ladite cavité et prévu pour être relié à un réservoir, un -2- tiroir principal de régulateur monté coulissant dans ladite cavité et un pre- mier ressort repoussant ledit tiroir en éloignement de ladite extrémité infé- rieure dans une position de repos pour laquelle ledit tiroir masque ledit pre- mier passage et un premier étranglement entre les extrémités de ladite cavité, caractérisé en ce qu'il comprend une seconde cavité dont une extrémité, dite supérieure,est prévue pour être reliée audit générateur de pression, un second passage débouchant dans la paroi de ladite seconde cavité et relié à l'extrémité supérieure de ladite première cavité, un tiroir annexe de régulateur étant mon- té coulissant dans ladite seconde cavité et un ressort repoussant ledit tiroir annexe vers ladite extrémité supérieure dans une position de repos pour laquel- le ledit tiroir annexe démasque ledit second passage, un second étranglement étant prévu entre les extrémités de ladite seconde cavité, une troisième cavité étant prévue dans ledit bottier, dont une extrémité, dite supérieure, est pré- vue pour être reliée audit générateur de pression et dont l'autre extrémité, dite inférieure, est prévue pour &tre reliée audit réservoir, un troisième passage débouchant dans la paroi de ladite troisième cavité et relié à l'extré- mité inférieure de la seconde cavité, un tiroir de valve étant monté coulissant dans ladite troisième cavité et un ressort de valve repoussant ledit tiroir de valve vers ladite extrémité supérieure dans une position de repos pour laquelle ledit tiroir de valve masque ledit troisième passage, et un troisième étrangle- ment entre ladite extrémité supérieure et ledit tiroir de valve, les caracté- ristiques du premier étranglement du tiroir principal et du premier ressort étant choisies en vue de maintenir un débit nominal prédéterminé au travers dudit premier étranglement, les caractéristiques du second étranglement, du tiroir annexe et du second ressort étant choisies en vue de maintenir un débit réduit prédéterminé au travers dudit second étranglement. L'invention sera maintenant décrite en se référant à la Figure unique du dessin annexé-qui est une représentation schématique d'un ensemble de dispo- sitifs d'assistance pour véhicule automobile, incorporant un régulateur de débit selon l'invention, lequel est représenté en coupe. L'ensemble de dispositifs d'assistance comprend un générateur de pression, ou pompe 10, qui puise du liquide dans un réservoir 12 pour le refou- ler dans des conduits 14 et 16, le premier 14 desservant des dispositifs d'as- sistance à centre fermé constitués en l'espèce par un dispositif d'assistance au freinage 18 et un dispositif d'assistance à la suspension 20, et le second 16 desservant un dispositif d'assistance à centre ouvert constitué par une dis- positif d'assistance à la direction 22. En dérivation sur l'alimentation des dispositifs 18 et 20 est prévu un accumulateur 24 dont la charge est régulée-par un conjoncteur-disjoncteur -3- 26, lui-même relié au réservoir 12 via un conduit 28. Lé conjoncteur-disjoncteur est réalisé de telle sorte que tant que la pression régnant dans l'accumulateur 24 est inférieure à une limite haute, appelée H Pmax, prédéterminée, il occupe une position dite de conjonc- tion pour laquelle il établit une communication entre le conduit 14 et l'accu- mulateur 24 tout en bloquant la communication entre le conduit 14 et le con- duit 28 Par contre, lorsque la pression est supérieure à une limite basse, appelée H Pmin, prédéterminée, le conjoncteur-disjoncteur occupe une position de disjonction pour laquelle il établit une communication entre les deux conduits 14 et 28 tout en maintenant une communication entre le conduit 14 et l'accumulateur 24 Un clapet antiretour empêche l'écoulement en sens inverse. En outre, les deux dispositifs 18 et 20 sont reliés au réservoir 12 via un collecteur 30. On ne décrira pas en détail les dispositifs 18 et 20 si ce n'est pour mentionner que ces dispositifs sont traversés par un débit de fluide variable en fonction de leurs conditions de fonctionnement, ce débit étant très faible au repos, sous une pression sensiblement constante, comprise entre les limites H Pmax et H Pmin imposées par le conjoncteurdisjoncteur 26. De son côté, le dispositif d'assistance à la direction 22 est ali- menté via une régulateur de débit 32 dont le rôle et la structure vont être maintenant décrits. Le régulateur 32 comprend un boîtier 34 dans lequel sont définies trois cavités 36,38 et 40. La première, 36, communique à une extrémité dite extrémité supé- rieure avec un orifice 42 relié au conduit 28 et à l'autre extrémité dite extrémité inférieure avec un orifice 44 relié à un conduit 46 qui alimente le dispositif d'assistance 22. De manière classique, ce dernier est relié au réservoir 12 par un conduit 48. Dans le régulateur, un passage 50 débouche dans la paroi de la cavité 36 et aboutit à Un orifice d'échappement 52, relié par un conduit 54 au réservoir 12 Enfin, cette cavité abrite un tiroir de régulateur prin- cipal 56 percé d'un étranglement de section 6 l, référence sous laquelle il sera désigné par la suite; un ressort 58 sollicite le tiroir 56 en éloignement de l'orifice 44 jusque dans une position de repos dans laquelle le tiroir 56 masque le passage 50. Là seconde cavité 38 communique à une extrémité dite extrémité supérieure avec un orifice d'entrée 60 relié au conduit 16 de refoulement de la pompe 10, et un passage-62 débouche dans la paroi de la cavité 38 et aboutit à l'extrémité supérieure de la cavité 36 Cette cavité abrite un tiroir de régulateur annexe 64 percé d'un étranglement de section 62, référence sous laquelle il sera désigné par la suite; un ressort 66 sollicite le tiroir 64 en direction de l'extrémité supérieure de la cavité 38 jusque dans une posi- tion derepos dans laquelle le tiroir 64 démasque le passage 62. La troisième cavité 40 communique à une extrémité, dite extrémité supérieure, avec l'orifice 60 et l'autre extrémité, dite extrémité inférieure, avec l'orifice 52 Un passage 68 débouche dans la paroi de la cavité 40 et aboutit à l'extrémité inférieure de la cavité 38. La cavité 40 abrite un tiroir de valve 70 sollicité par une res- sort 72 en direction de l'extrémité supérieure de la cavité jusque dans une position de repos dans laquelle le tiroir 70 masque le passage 68 Une bague fixe 74 est montée dans la cavité 40 entre son extrémité supérieure et le ti- roir 70 Cette bague est percée d'un étranglement 6-, référence sous laquelle il sera désigné par la suite. Enfin un clapet de sécurité 76 est monté entre l'extrémité inférieure de la cavité 36 et l'orifice 52 Ce clapet comprend un élément de fermeture réalisé sous la forme d'une bille 78 sollicitée par un ressort 80 en direction d'un siège 82 défini dans le boîtier du côté de la cavité 36. Le fonctionnement de l'installation est le suivant: Lorsque le véhicule est à l'arrêt, les fuites provoquent une dé- charge de l'accumulateur 24 et, en l'absence de pression dans les divers con- duits, les éléments du régulateur occupent les positions de repos telles que représentées à la figure. Après démarrage du véhicule, la pompe 10 commence à refouler du fluide sous pression dans les conduits 14 et 16. Naturellement, au début, la pression P reste faible en raison de la charge de l'accumulateur 24, le conjoncteur-disjoncteur 26 restant en position de conjonction. Cette pression prévaut également dans la partie supérieure des cavités 38 et 40 Tant que cette pression reste inférieure à une première valeur Pl, le tiroir de valve 70 reste immobile et le passage 68 reste bloqué. Le fluide ne peut donc s'écouler en direction du dispositif d'assis- tance à la direction 22 qu'en empruntant le trajet suivant: étranglement 62, passage 62, étranglement el, orifice 44 puis conduit 46. La perte de charge au travers de l'étranglement 6-1 entraîne un déplacement du tiroir 64, à l'encontre du ressort 66 ce qui provoque un étran- glement partiel du passage 62, de section d' et il en résulte que le tiroir 64 assure le maintient d'un débit constant Q 1 au travers du passage 62. -5- Pour sa part, l'étranglement cr 1 est tel que la perte de charge résultante de l'écoulement du débit Q 1 est insuffisante pour provoquer le déplacement du tiroir 56 à l'encontre du ressort 58 Le passage 50 reste donc masqué et le débit Q 1 est acheminé vers le dispositif d'assistance à la direction maximale La force/d'assistance developpée par le dispositif d'assistance à la direction étant, entre autres paramètres, fonction du débit qui le traverse, s'établit alors à une valeur A 1. Lorsque la pression à la sortie de la pompe s'élève au dessus de la pression Pl, le tiroir de valve 70 se déplace à l'encontre du ressort 72 en démasquant progressivement le passage 68, dont la section sera désignée par or 5 Il s'ensuit que le débit global Q qui traverse le passage 62, somme des débits partiels q 1 qui traverse l'étranglement o-2 et q 2 qui traverse les étranglement o-3 et 6-5 augmente progressivement depuis la valeur Q 1 précitée jusqu'à une nouvelle valeur Q 2 lorsque la pression à l'entrée atteint une nouvelle valeur P 2 pour laquelle le tiroir 70 démasque entière- ment le passage 68. Pour sa part, l'étranglement 6-1, est tel que la perte de charge résultante de l'écoulement du débit Q 2 est tout juste suffisante pour pro- voquer le déplacement du tiroir 56 à l'encontre du ressort 58 jusqu'à la limite du démasquage du passage 50. Le débit Q emprunte l'orifice 44 puis le conduit 46 jusqu'au dis- 2 maximale positif d'assistance à la direction 22 dont la force/d'assistance atteint une nouvelle valeur A 2. A nouveau, lorsque la pression d'entrée à l'orifice 60 s'élève au delà de la valeur P 2, le tiroir de régulateur annexe 64 assure une modu- lation de l'étranglement 6-4 pour maintenir le débit dans le passage 62 à la valeur Q 2. Lorsque la charge de l'accumulateur 24 est complète, pour la pres- sion P Hmax, le conjoncteur-disjoncteur se déplace vers sa position de dis- jonction et le débit provenant de la pompe 10 via le conduit 14 est dérivé vers l'orifice 42 du régulateur via le conduit 28. Dans ces conditions, le tiroir 56 se déplace à l'encontre du res- sort 58 en démasquant le passage 50 pour maintenir le débit au travers de l'étranglement 6-1 sensiblement égal au débit Q 2. Dans ce cas, le débit de fluide qui provient de la pompe via le conduit 16, les étranglements 6-2, 6 Y, 6 '4, 6 et le passage 62 n'influe pas sur le débit Q 2 qui traverse l'étranglement el en direction du disposi- tif 22. -6- Deux particularités du fonctionnement sont à signaler: En premier lieu, lorsque le fonctionnement des dispositifs 18 et 20 provoque une baisse de pression dans l'accumulateur au dessous de la valeur P Hmin, le conjoncteur-disjoncteur retourne à sa position de conjonction et le conduit 28 est bloqué L'alimentation du dispositif 22 s'effectue comme indi- qué auparavant, le débit étant maintenu à la valeur Q 2. En second lieu, lors du fonctionnement du dispositif d'assistance à la direction 22, il peut se produire une fermeture pratiquement complète du conduit 46 Dans ce cas, la pompe 10 débite dans un circuit entièrement peut clos et la pression/alors y atteindre des valeurs importantes. Pour éviter des risques de détériorations, en particulier du dis- positif d'assistance 22, on a prévu le clapet de sécurité 76, qui s'ouvre pour une pression Ps' fonction du tarage du ressort 80. Pour clore cette description, on remarquera que la période de charge de l'accumulateur au démarrage du véhicule est notablement raccourcie en pré- voyant, grâce au régulateur selon l'invention, durant toute la période o la pression au refoulement de la pompe 10 reste au dessous de la valeur P 2, de n'admettre vers le dispositif d'assistance à la direction 22 qu'un débit ré- duit Q 1, inférieur au débit nominal Q 2. -7- REVENDICATION 1 Régulateur de débit ( 32) du type comprenant un boîtier ( 34) dans lequel est ménagée une cavité ( 36) dont une extrémité dite supérieure est pré- vue pour être reliée à un générateur de pression ( 10) et dont l'autre extrémité dite inférieure est prévue pour être reliée 44 à un dispositif d'assistance à centre ouvert ( 22), et un premier passage ( 50) débouchant dans la paroi de orifice ladite cavité ( 36) et prévu pour être relié (/52) à un réservoir ( 12), un tiroir principal ( 56) de régulateur monté coulissant dans ladite cavité ( 36) et un pre- mier ressort ( 58) repoussant ledit tiroir ( 56) en éloignement de ladite extré- mité inférieure dans une position de repos pour laquelle ledit tiroir ( 56) mas- que ledit premier passage ( 50) et un premier étranglement ( 6 '1) entre les ex- trémités de ladite cavité ( 36), caractérisé en ce qu'il comprend une seconde eayvité ( 38) dont une extrémité, dite supérieure, est prévue pour être reliée oreifice. /60) audit générateur de pression ( 10), un second passage ( 62) débouchant dans la paroi de ladite seconde cavité ( 38) et relié à l'extrémité supérieure de la- dite première bavité ( 36), un tiroir annexe ( 64) de régulateur étant monté coulissant dans ladite seconde cavité ( 38) et un ressort ( 66) repoussant ledit tiroir annexe ( 64) vers ladite extrémité supérieure dans une position de repos pour laquelle ledit tiroir annexe ( 64) démasque ledit second passage ( 62), un second étranglement ( 6-2) étant prévu entre les extrémités de ladite seconde cavité ( 38), une troisième cavité ( 40) étant prévue dans ledit boîtier, dont orifice une extrémité dite supérieure, est prévue pour être reliée(/60) audit généra- teur de pression ( 10) et dont l'autre extrémité, dite inférieure, est prévue ^ orif ce. pour être reliée V 52) audit réservoir ( 12), un troisième passage ( 68) débouchant dans la paroi de ladite troisième cavité ( 40) et relié à l'extrémité inférieure de la seconde cavité ( 38), un tiroir de valve ( 70) étant monté coulissant dans ladite troisième cavité ( 40) et un ressort de valve ( 72) repoussant ledit tiroir de valve ( 70) vers ladite extrémité supérieure dans une position de repos pour laquelle ledit tiroir de valve masque ledit troisième passage ( 68), et un troi- sième étranglement ( 63) entre ladite extrémité supérieure et ledit tiroir de valve ( 70), les caractéristiques du premier étranglement ( 61), du tiroir prin- cipal ( 56) et du premier ressort ( 58) étant choisies en vue de maintenir un débit nominal (Q 2) predéterminé au travers dudit premier étranglement ( 61), les caractéristiques du second étranglement ( 62), du tiroir annexe ( 64) et du se- cond ressort ( 66) étant choisies en vue de maintenir un débit réduit (Q 1) pré- déterminé au travers dudit second étranglement ( 62).