Brevet FR2557215A1 — publié le 19850628

La présente invention concerne un dispositif de commande de pression pour une pompe hydraulique, notamment pour une pompe à palettes, comportant une unité positionneuse à piston et cylin- dre et une unité de commande à piston et cylindre, les chambres des cylindres de ces unités étant reliées à une conduite de pres- sion allant de la pompe hydraulique à des moyens consommateurs, les pistons de ces unités étant appliqués contre des côtés oppo- sés d'un organe de réglage, constitué notamment par un anneau excentrique d'une pompe à palettes, pour modifier le débit de la pompe, le piston positionneur ayant une surface moindre que celle du piston de commande qui est chargé par ressort dans la direction du débit maximal de la pompe, une restriction étant disposée dans une portion de la conduite de pression allant à ladite unité de commande à piston et cylindre, et une valve de décharge de pression dotée d'une sortie allant vers un réservoir sans pression étant connectée entre ledit orifice et ladite unité de commande à piston et cylindre. Dans un dispositif de commande de pression connu appar- tenant à ce genre, pour une pompe hydraulique, notamment pour une pompe à palettes, la valve de décharge de pression se comporte de façon à ouvrir pour une pression hydraulique donnée (pression de commande) et à fournir du fluide hydraulique à un réservoir sans pression (demande de brevet allemand 3,214,212). Cette valve de décharge de pression dont la pression d'ouverture et de fermeture est déterminée par la force d'un ressort, ou selon le cas par une force de valve électro-hydraulique, présente l'inconvénient que, bien que la valve de décharge de pression s'ouvre à chaque fois que la pression de commande choisie pour la pompesoit atteinte, la pression de la pompe continue néanmoins à croître momentanément puisque ce n'est qu'un peu plus tard, c'est-à-dire après que la valve de décharge de pression se soit ouverte et que du fluide hydraulique s'échappe vers le réservoir sans pression, qu'une différence de pression peut être établie à la restriction. Cette différence de pression conduit alors, avec retard, à une chute de pression dans la chambre de pression du piston de commande, cela ayant pour conséquence, là encore avec retard, que la pompe se trouve commandée vers un moindre débit ou étranglée. Ensuite, si les moyens consommateurs ont soudainement besoin d'être alimentés avec un débit accru, la pompe est soumise à une séquence de commande inverse de celle mentionnée ci-dessus, un retard intervenant de nouveau avant que le débit d'alimentation demandé soit réellement fourni. Un tel dispositif de commande de pression conduit à une étendue indésirable de l'hystérésis de la famille de caractéristiques de pression de la pompe. La présente intervention a donc pour objet de créer un dispositif de commande de pression pour une pompe hydraulique, notamment pour une pompe à palettes, grâce auquel cette pompe n'aura qu'une faible hystérésis, cela à l'aide de moyens simples et sans complication notable de la fabrication. Selon la présente invention, cet objet est atteint par le fait que la pression à la valve de décharge de pression varie en fonction du débit, conformément à une courbe caractéristique dé- sirée de la valve. En meme temps, les propriétés de la val- ve de décharge de pression découlant de la caractéristique accélèrent la chute de la pression ou, selon le cas, la montée de la pression dans le circuit de commande de pression de l'unité de com- mande à piston et cylindre. On obtient ainsi une commande plus sen- sible avec des temps de réponse de la pompe hydraulique plus courts. On obtient une commande particulièrement bonne de la pompe hydraulique si la courbe caractéristique de la valve de décharge de pression possède une pente descendante. Cela a déjà été vérifié par des essais concrets qui ont conduit à une pompe remarquable par sa faible hystérésis. Une valve de décharge de pression présentant une caracté- ristique descendante est obtenue par le fait qu'il y a une défle- xion d'écoulement à l'élément obturateur, afin d'engendrer des forces hydrodynamiques. Le brevet suisse n 390.017 décrit certes une valve présentant de telles caractéristiques, mais cette valve ne sert pas, dans le domaine de ce brevet, à commander une pompe hydraulique, contrairement à ce qui est expressément visé par la présente invention. Pour obtenir une courbe caractéristique ayant une pente descendante, dans une valve de décharge de pression de ce genre, le siège et l'élément obturateur de la valve doivent avoir une forme telle que l'écoulement soit dévié, par le corps de valve, de moins de 90 par rapport à la direction dans laquelle le corps obturateur se déplace pendant l'ouverture. Dans une autre version avantageuse de l'invention, il est envisagé que la valve de décharge de pression soit une valve proportionnelle dont la chute de pression qu'elle procure, à débit constant et pour une course donnée, est utilisée pour obtenir une courbe caractéristique P-Q à pente descendante. Avec cette variante de la présente invention, on obtient un comportement de commande de la pompe hydraulique comme décrit plus haut. Un dispositif de commande de pression plus développé peut être obtenu si la valve de décharge de pression est une valve proportionnelle commandée par un signal électrique dépendant de la pression des moyens consommateurs. Dans un agencement de ce type, la pression hydraulique existant dans la conduite de pression est traduite, par un capteur, en un signal électrique qui sert à commander la valve de décharge de pression. Dans ce contexte, le capteur doit être aménagé de façon telle que le signal électrique commande la valve proportionnelle de manière à donner lieu à une courbe caractéristique ayant une pente descendante qui, à son tour, conduit à la commande désirée de la pompe hydraulique. Afin que la valve proportionnelle ne reçoive, du capteur électrique sensible à la pression, un signal qu'à partir d'une pression de commande déterminée, la présente invention prévoit la constitution d'un dispositif de mesure comparant la pression des moyens consommateurs à une pression de tarage, entre le capteur et la valve de décharge de pression, cedispositif de mesure fournissant à la valve de décharge de pression un signal électrique pour ouvrir ou fermer après qu'une pression de tarage a été franchie dans le sens ascendant ou descendant. Undispositif de mesure de ce type, par exemple un comparateur, compare une pression de tarage donnée à la pression actuelle régnant dans la conduite de pression. Dès que cette pression actuelle excède la pression de tarage, la va- leur de seuil du comparateur est elle aussi dépassée, et des im- pulsion sont transmises à la valve électrohydraulique proportionnel- le, conférant à la valve une caractéristique P-Q descendante. Le niveau de la pression de commande est rendu variable si la valeur de tarage de l'agencement de mesure est réglable. De cette manière, le dispositif de commande de pression peut être réglé à différentes pressions de commande. Un capteur électrique sensible à la pression, particu- lièrement simple, déjà éprouvé dans diverses applications, est un capteur de pression résistif ou piézorésistif. L'utilisation d'un tel agencement permet d'obtenir uncomportement de commande par- ticulièrement bon du dispositif de commande de pression. Au lieu des capteurs de pression décrits plus hauts, on peut aussi utili- ser un capteur à quartz. Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant à la figure unique annexée. La figure unique représente schématiquement un dispositif de commande de pression pour une pompe à palettes 1 qui peut être commandée. Cette pompe est représentée en condition non-étranglée ou non-restreinte, correspondant à un débit maximal. La pompe à palettes 1 comporte un rotor encoché 2 qui est supporté dans un car- ter non représenté sur le dessin, et dans lequel des palettes 3 disposées radialement sont agencées à coulissement. Les extrémités extérieures de ces palettes 3 glissent sur la surface intérieure d'un anneau excentrique cylindrique 4 qui, en combinaison avec elles, forme des cellules 5. L'anneau excentrique 4 constitue l'organe de réglage de la pompe 1 et, à cette fin, est agencé de ma- nière à pouvoir être déplacé en translation radiale par rapport au rotor 2, afin que l'excentricité puisse être modifiée pendant le fonctionnement de la pompe 1. Pour le réglage de l'anneau excentrique 4, un piston positionneur 6, appartenant à une unité de positionnement 7 à piston et cylindre, s'applique sur un côté de l'anneau excentrique 4, et un piston de commande 8 d'une unité de commande 9 à piston et cylindre s'applique sur le cSté opposé. Le piston de commande 8 est pourvu d'une surface plus grande que celle du piston positionneur 6 et est sollicité par un ressort 11 situé dans l'espace intérieur du cylindre 10 de l'unité de commande 9 à piston et cylindre. Deux conduites de pression 13 et 14 vont de la conduite de pression 12, par laquelle la pompe à palettes 1 alimente les moyens consomma- teurs, aux unités 7 et 9 à piston et cylindre. La conduite de pression 12 va à un ou plusieurs organes consommateurs, par exemple à un cylindre d'un moteur. Un orifice à section réduite, par exemple une restriction 15, est aménagé sur la conduite de pression 14 allant de la conduite de pression 12 à l'unité de commande 9 à piston et cylindre. Une condui- te de pression 24 à laquelle est reliée une valve de décharge de pression 18 va de l'orifice 15 à l'unité de commande 9 à piston et cylindre. Une conduite de retour 16 va de la valve de décharge de pression 18 à un réservoir sans pression 17. Dans cette forme de réalisation, la valve de décharge de pression est dotée d'une configuration de valve de pression électro-hydraulique propor- tionnelle. Sur le dessin, la valve de décharge de pression 18 est représentée en position fermée, puisque la pompe 1 est réglée pour le débit maximum. Un capteur 19 sensible à la pression transforme la pres- sion hydraulique en un signal électrique qu'une ligne électrique transmet à un comparateur 21. Ce capteur 19 est relié à la conduite de pression 12 allant aux moyens utilisateurs. Du comparateur 21, une ligne électrique 22 va à la valve de pression proportionnel- le 18, actionnable électro-hydrauliquement. Le mode de fonctionnement du dispositif de commande de pression est décrit de manière plus détaillée dans ce qui suit. Sous l'action du ressort 11 agencé dans l'unité de comman- de 9 à piston et cylindre, l'anneau excentrique 4 est maintenue à l'excen- tricité maximale, donc positionné pour le débit maximal, cela lorsque la pompe à palettes 1 ne fonctionne pas. Cette condition est représentée sur le dessin. Le niveau de la pression de commande est déterminé par une valeur de tarage 23 réglable du comparateur 21. Si, par exemple parce que le débit des moyens consommateurs est faible ou nul, la pression dans le système monte à une valeur peu inférieure à la pression de commande, le signal émis par le capteur 19 est encore insuffisant pour transmettre un signal d'ou- verture à la valve proportionnelle, cela parce que la valeur de tarage 23 du comparateur 21 qui est établie pour la pression de commande est encore supérieure ' la valeur actuelle fournie par le capteur 19. Dès qu'il y a un faible excès de pression dans la con- duite de pression, la valeur réelle du capteur 19 va excéder la valeur de tarage 23 du comparateur 21 et le franchissement de ce seuil va avoir pour effet qu'un signal électrique sera transmis à la valve de pression proportionnelle 18. Cette valve 18 s'ouvre alors, et un courant de fluide de commande s'écoule de la conduite de pression 12 de la pompe, via la valve de pression proportion- nelle 18, vers le réservoir sans pression 17. La perte de charge que l'écoulement du fluide hydraulique provoque à l'orifice 15 pro- voque une chute de pression à cet orifice et dans la conduite de pression 24 allant à l'unité de commande 9 à piston et cylindre, ce qui a pour effet qu'une commande particulièrement rapide a lieu sous l'effet du coulissement, vers la droite, du piston de commande 8 et du piston positionneur 6. Le coulissement du piston position- neur 6 et du piston de commande 8 ont pour effet que l'anneau excen- trique 4 est également déplacé vers la droite en considérant le dessin, de sorte que la pompe l prend une position de débit plus faible. Dans l'éventualité ou l'anneau excentrique 4 aurait accompli son plus grand déplacement vers la droite, ce qui est par exemple le cas lorsque les moyens consommateurs sont fermés, seule la fuite de la pompe est compensée, et l'écoulement par la valve porportion- nelle 18 est conservé afin de maintenir la pression. S'il y a un accroissement subit de l'écoulement vers les moyens consommateurs, la pression diminue à la fois dans la valve proportionnelle 18 et au capteur 19, ce qui provoque la fermeture rapide de la valve proportionnelle 18. La séquence de commande se dé- roule alors dans l'ordre inverse de celle décrite, de sorte qu'il n'y a pas besoin d'autre description sur ce point. Il est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande de pression pour une pompe- hydraulique (1), notamment pour une pompe à palettes, comportant une unité positionneuse (7) à piston et cylindre et une unité de commande (9) à piston et cylindre, les chambres des cylindres de ces unités étant reliées à une conduite de pression (12) allant de la pompe hydrau- lique à des moyens consommateurs, les pistons (6, 8) de ces unités étant appliqués contre des côtés opposés d'un organe de réglage (4), constitué notamment par un anneau excentrique d'une pompe à palettes, pour modifier le débit de la pompe, le piston positionneur (6) ayant une surface moindre que celle du piston de commande (8) qui est chargé par un ressort (11) dans la direction du débit maximal de la pompe, une res- triction étant disposée dans une portion de la conduite de pression allant à ladite unité de commande à piston et cylindre, et une valve de décharge de pression,dotée d'une sortie allant vers un réservoir sans pression,étant connectée entre ladite restriction (15) et ladite unité de commande à piston et cylindre, caractérisé en ce que la pression à ladite valve de décharge de pression (18) varie en fonction du débit, conformément à una courbe caractéristique désirée de la valve. 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la courbe caractéristique de ladite valve de déchar- ge de pression (18) présente une pente descendante. 3. Dispositif de commande selon la revendication 2, carac- térisé en ce que des moyens prévus sur le siège ou sur l'élément obturateur de ladite valve de décharge de pression (18) provoquent une déflexion d'écoulement à l'élément obturateur, afin d'engendrer des forces hydrodynamiques. 4. Dispositif de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite valve de décharge de pression (18) est une valve proportionnelle, dont la chute de pression qu'elle provoque, à débit constant et pour une course donnée, est utilisée pour obtenir une courbe caractéristique P-Q à pente descendante. - 5. Dispositif de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite valve de décharge de pression (18) est une valve proportionnelle qui est commandée par un signal élec- trique (19) dépendant de la pression fournie aux moyens consommateurs. 6. Dispositif de commande selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un dispositif de mesure (21), comparant la pressionfournie aux moyens consommateurs à une pression de tarage est dis- posé entre ledit signal électrique (19) dépendant de la pression et ladite valve de décharge de pression (18), ledit agencement de mesure (21) fournissant à ladite valve de décharge de pression (18) un signal électrique pours'ouvrir ou se fermer lorsqu'une pres- sion de tarage donnée a été franchie dans le sens ascendant ou descendant. 7. Dispositif de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que la valeur de tarage dudit dispositif de me- sure (21) est réglable. 8. Dispositif de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit signal électrique (19) dépendant de la pression est généré par un capteur de pression résistif. 9. Dispositif de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit signal électrique (19) dépendant de la pression est généré par un capteur de pression piézorésistif. 10. Dispositif de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit signal électrique (19) dépendant de la pression est généré par un capteur à quartz.