Brevet FR2613433A1 — publié le 19881007

Machine à pistons hydrostatiques réglables ". L'invention concerne une machine à pistons hydrostatiques réglables, et de préférence une machine à pistons axiaux, dans laquelle l'axe de pivotement de l'organe de réglage est situé en-dehors du point neutre des forces des pistons, et dans laquelle l'organe de réglage est relié à au moins un piston de réglage pou- vant se déplacer, contre la force d'un ressort, dans un cylindre soumis à l'action de la pression de commande qu'on peut choisir à volonté. Si, dans une machine à pistons axiaux, le point neutre des forces des pistons se situait exactement dans l'axe de pivotement, il ne se produirait pas, sur l'organe de réglage, de forces de rappel fonction de la pression agissant sur les pistons. Compte tenu des tolérances de fabrication inévitables, il n'est cependant pas possible de situer le point neutre exactement dans l'axe de pivotement. Afin d'éviter que pour une partie des machines d'une série, le point neutre se trouve situé sur l'un des côtés de l'axe de pivotement et que pour les autres machines de cette série, le point neutre se trouve situé sur l'autre côté de l'axe de pivotement, on dispose sciemment l'axe de pivotement de manière que le point neu- tre se situe d'un côté choisi à l'avance de l'axe de pivo- tement et qu'ainsi les forces de rappel s'exercent dans une direction d'action connue à l'avance. De préférence, l'axe de pivotement, pour des machines à pistons axiaux, est disposé de telle manière, que les forces de rappel agissent en direction de la position de course zéro, de sorte qu'il en résulte une position de retour dépendant de la pression de refou- lement. Dans une machine à pistons axiaux dans laquelle l'organe de réglage est relié à un piston de réglage pou- vant se déplacer dans un cylindre soumis à l'action d'une pression de commande, et s'appuie contre la force d'un ressort, ce piston de réglage pour une pression de comman- de déterminée, doit toujours se déplacer d'une amplitude déterminée contre le ressort, de sorte que l'organe de réglage, pour une pression de commande prédéterminée, doit venir occuper une position déterminée. Cette association parfaite n'est plus obtenue si des forces de rappel dépen- dant de la pression de refoulement agissent en outre sur l'organe de réglage, de telle sorte que la position de celui-ci ne dépende pas seulement de la grandeur de la pression de commande établie, mais aussi de la grandeur de la pression de refoulement et donc des forces de rap- pel. Si ces forces agissent en direction de la position de course zéro, cela peut entraPner un effet souhaité de limitation de puissance, c'est-àdire également de régulation de puissance. Dans bien des cas l'on tient cependant à ce que la position de l'organe de réglage du mécanisme hydrostatique puisse être réglée avec précision par la pression de commande, c'est-à-dire indépendamment de toute autre grandeur. Ce besoin se présente souvent notamment dans la zone des petits angles de pivotement, c'est-à-dire dans le cas de la pompe d'un mécanisme utilisé dans la zone des faibles vitesses de rotation de l'arbre de sortie. Par exemple dans le cas d'un mécanisme de marche tel que notamment celui d'une empileuse à fourche, on doit pouvoir commander de faibles vitesses de marche avec une très grande précision. Il est déjà connu de compenser les forces de rappel en partie par le piston sollicité par la pression de refoulement, afin de maintenir très faibles, malgré les grandes forces de rappel, les forces de manoeu- vre à appliquer à volonté sur un levier à main ou sur une pédale (DE-AS 11 15 140). Dans le cas de cette installa- tion connue, il s'agissait seulement de maintenir faibles les forces de manoeuvre dans tout l'ensemble du domaine de manoeuvre. Il est déjà connu également de faire agir la force d'un piston sollicité par la pression de refoule- ment, en fonction de la position de réglage de la machine à piston, sur le piston soumis à l'action de la pression de commande (DE-OS 34 34 588). Dans le cas de cette ins- tallation connue, cela s'effectue pour obtenir avec su- reté, même lors d'un réglage à grand volume de course, un pivotement en arrière lorsqu'une pression-limite est atteinte. Il est déjà connu également de faire agir en outre un piston sollicité par la pression de refoulement, ce piston étant commandé en fonction de la position de pivotement de la pompe (DE-OS 34 34 588). Il est connu également, pour des mé- canismes hydrostatiques, de diviser tout l'ensemble de la zone de réglage en deux zones partielles dont l'une est influencée d'une manière différente de l'autre (DE-OS 22 719). Dans ce cas, on a cherché à obtenir, pour de grandes vitesses de marche, un autre fonctionnement de réglage que pour de faibles vitesses de marche. L'invention a pour but de réaliser un agencement grâce auquel, dans une zone de pression de commande prédéterminée, - de préférence celle qui va de la zone voisine de la position de course zéro jusqu'à la position de course zéro - la position de l'organe de ré- glage de la machine n'est déterminée que par la pression de commande, tandis que dans tout le reste de la zone de réglage, notamment dans le cas de vitesses de rotation élevées de l'arbre de sortie, on utilise les forces de pivotement propres en retour de la pompe pour une limi- tation de puissance ou aussi bien une limitation du cou- ple de rotation. A cet effet, l'invention concerne une machine à pistons hydrostatiques réglables et de pré- férence machine à pistons axiaux, dans laquelle l'axe de pivotement de l'organe de réglage est situé en-dehors du point neutre des forces des pistons, et dans laquelle l'organe de réglage est relié à au moins un piston de ré- glage, pouvant se déplacer, contre la force d'un ressort, dans un cylindre soumis à l'action de la pression de com- mande qu'on peut choisir à volonté, machine à piston ca- ractérisée en ce qu'elle comprend un piston de compensa- tion additionné (19, 20) poussé par la pression de refou- lement et dimensionné de telle manière que la force pro- duite par la pression de refoulement agissant sur ce pis- ton de compensation additionnel (19, 20) soit égale à la force de rappel propre produite par la pression de refou- lement, ce piston de compensation additionnel (19, 20) étant monté en circuit de telle manière que la force pro- duite sur celui-ci s'oppose à la force de rappel propre en question, le trajet de déplacement du piston de com- pensation additionnel (19, 20) étant alors limité par une butée (28,5) de limitation de course. On indiquera dans la suite diverses formes de réalisation avantageuses de la machine à piston telle qu'elle est caractérisée ci-dessus. la force du ressort et la force pro- pre de réaction de pivotement peuvent être dirigées dans le même sens, de telle sorte que le piston supplémentaire (piston de compensation) décharge le ressort de la valeur de la force propre de réaction de pivotement. Dans ce cas, l'espace annulaire entourant la tige du piston supplémen- taire est soumis à l'action de la pression de refoulement. Afin d'obtenir une forme de réalisation plus simple du point de vue de la construction, forme dans laquelle la pression de refoulement agisse sur la face frontale du piston supplémentaire située à l'opposé de la tige du pis- ton, le piston supplémentaire peut être monté sous la for- me d'un piston de pression de l'autre côté de l'axe de pi- votement par rapport au ressort. Etant donné que la distance entre l'axe de pivotement de l'organe de réglage et le point neu- tre est choisie à volonté du point de vue de la construc- tion et qu'ainsi la grandeur de la force de rappel propre est connue, le diamètre du piston supplémentaire peut être calculé et choisi de telle manière que la force produite par la pression de refoulement agissant sur le piston sup- plémentaire se trouve être égale à la force de rappel pro- pre; il convient ici de prendre en considération le fait que la force de rappel propre dépend de l'angle de pivote- ment de l'organe de réglage et dépend également de la dis- tance effective exacte qui sépare le point neutre de l'axe de pivotement. On peut cependant tenir compte de ces gran- deurs de façon appropriée lors de la construction. Grâce à la forme de réalisation selon l'invention, on obtient un réglage proportionnel avec régulation de puissance su- perposée, sans engager la dépense nécessaire pour un sys- tème de pré-commande et sans dispositifs supplémentaires pour une régulation de puissance, ce qui permet ainsi de réaliser une construction très économique. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et du dessin annexé re- présentant un exemple de réalisation de l'invention. La figure unique de ce dessin est une vue d'ensemble schématique d'une machine à pistons axiaux conforme à l'invention. Dans la partie centrale du dessin, on peut voir le plancher de commande; sur la partie gau- che du dessin, on a représenté, après les avoir rabattu extérieurement de 90 , les organes de réglage disposes sur le côté gauche de la machine à pistons axiaux, et sur la partie droite du dessin, on a représenté, après les avoir également rabattu extérieurement de 90 , les organes de réglage disposés sur le côté droit de cette machine à pistons axiaux. Dans la surface 1 de la platine de commande du plancher de commande, on peut voir représentés les deux éléments de commande 2 et 3 en forme de haricots. La bascule 4 est montée en pivotement sur l'axe de pivote- ment 15. Etant donné que l'on peut faire pivoter la bas- cule 4 dans les deux sens à partir de la position parallè- le à la surface 1 de la platine de commande, on a prevu pour les deux sens de pivotement des organes de réglage qui sont tous fixés au corps 7 du plancher de commande sur lequel est formée également la surface 1 de la platine de commande. Le cylindre 8 destiné à la régulation de puissance est fixé dans le corps 7 en question et dans ce cylindre 8 peut se déplacer par coulissement le piston 9 régulateur de puissance. A l'intérieur du cylindre 8 et du piston 9 est monté le ressort 10. La bascule 4 indiquée sur le côté gauche du dessin est identique à celle indi- quée sur le côté droit. Le cylindre 11 prévu pour la compen- sation est également fixé dans le corps 7 du plancher de commande et dans ce cylindre peut se déplacer par coulis- sement un piston 12 qui s'appuie contre un ressort 13. De façon analogue, on a disposé de l'autre côté un cylindre de compensation 14 dans lequel peut se déplacer un piston 16, et un cylindre 17 prévu pour la régulation de puissan- ce, relié au corps 7 du plancher de commande, et dans le- quel peut se déplacer un piston 18. Sur le dessin, on a représenté la bascule 4 en position basculée vers l'extérieur. Sur le côté gauche du dessin, on peut voir indiqué le piston additionnel de compensation 19, et sur le côté droit le piston additionnel de compensation 20. Sur le côté gau- che, on voit en outre indiqué un piston régulateur de puissance 21 et sur le côté droit un piston régulateur de puissance 22. Dans le cylindre 14 est disposé un ressort 23 et dans le cylindre 17 un ressort 24. Le mode de fonctionnement de la ma- chine ainsi constituée est le suivant: Au début du pivotement s'écartant de la position de course zéro, le piston 20 agit, en plus de la pression de commande, sur les surfaces de pistons 16 et 9 dans une direction accentuant le pivotement. A cette force s'opposent la force propre de réaction de pivote- ment dépendant de la haute pression, et les forces des res- sorts 13 et 24. La surface frontale avant du piston 20 est reliée à l'élément de commande 3. La force produite par la pression de refoulement agissant sur le piston 20, de même que la force propre de réaction de pivotement, est fonction de la grandeur de la pression de refoulement qui agit dans l'élément de commande 3. Le diamètre du piston est choisi ici de façon que la force propre de réac- tion de pivotement se trouve approximativement compensée dans la zone de réglage allant de zéro degré Jusqu'à un angle prédéterminé, par exemple 6 ; il s'ensuit que l'an- gle de pivotement de la bascule 4 dans cette zone ne dé- pend que de la grandeur de la pression de commande. Lorsque la bascule 4 atteint l'angle- limite - de par exemple 6 - prédéterminé par construction, le piston de compensation 20 ou 19 vient s'appliquer contre la butée (28 ou 5); ii s'ensuit que lorsque la bascule 4 con- tinue de pivoter davantage, le piston additionnel de com- pensation 19 ou 20 ne peut plus exercer de force sur le piston de pivotement 9 ou 16. Dans la zone de réglage qui va au-delà de la valeur-limite prédéterminée, de par exem- ple 6 , la position de pivotement de la bascule 4 dépend ainsi non seulement de la pression de commande, mais en- core de la force propre de réaction de pivotement. Etant donné que cette dernière force, dans la construction de pompe dont il s'agit dans le pré- sent exemple, n'est pas suffisante pour assurer la force de réaction de pivotement qui serait nécessaire pour ob- tenir un réglage de couple de rotation constant, on a pré- vu en supplément le piston régulateur de puissance 22 qui produit une force additionnelle de réaction de pivotement, laquelle est fonction de la pression de refoulement agis- sant sur ce piston 22. Dans la zone de commande de réglage précis prévue par construction pour aller par exemple de zéro à 6 , le piston régulateur de puissance 22 ne peut exercer de force, car la course de ce piston 22 est limi- tée par la butée 6. Dans le cas du freinage au moyen de la pompe hydrostatique, les c6tés de pression sont permu- tés dans l'agencement représenté, ici, c'est-à-dire que l'on fait passer alors la pression la plus élevée dans l'élément de commande 2 en forme de haricot. La bascule 4 est soumis dès lors à l'action d'une force de pivotement dépendant de la pression. Le piston additionnel de compen- sation 19 agit alors en direction de la position de course zéro et renforce les actions des ressorts 13 et 24. Etant donné que, sous l'effet du piston additionnel de compensa- tion 19 ou 20, la force de pivotement de la pompe se trou- ve dans une large mesure annulée, la position de la pompe ne dépend que de la pression de commande. Le piston régu- lateur de puissance sollicité par la pression ne peut en- trer en action, car il est fixé en position par la butée 6 qui lui est associée. Grâce à la seconde butée 6 associée au piston régulateur de puissance 21 ou 22, on renforce la division de la course de réglage en une partie de cour- se dans laquelle agit exclusivemement la pression de com- mande, et une partie de course dans laquelle on obtient de façon unique une caractéristique de régulation de puis- sance. R E V E ND I C A T I 0 NS ) Machine à pistons hydrostatiques réglages, et de préférence machine à pistons axiaux, dans laquelle l'axe de pivotement de l'organe de réglage est situé en-dehors du point neutre des forces des pistons, et dans laquelle l'organe de réglage est relié à au moins un piston de réglage pouvant se déplacer, contre la force d'un ressort, dans un cylindre soumis à l'action de la pression de commande qu'on peut choisir à volonté, machine à piston caractérisée en ce qu'elle comprend un piston de compensation additionnel (19, 20) poussée par la pression de refoulement et dimensionné de telle manière que la for- ce produite par la pression de refoulement agissant sur ce piston de compensation additionnel (19, 20) soit égale à la force de rappel propre produite par la pression de refoulement, ce piston de compensation additionnel (19, ) étant monté en circuit de telle manière que la force produite sur celui-ci s'oppose à la force de rappel propre en question, le trajet de déplacement du piston de compen- sation additionnel (19, 20) étant alors limité par une bu- tée (28,5) de limitation de course. 2 ) Machine à pistons selon la reven- dication 1, caractérisée en ce que la course de déplacement du piston de compensation additionnel (19, 20) est prévue à partir de la position de course zéro. 3 ) Machine à pistons axiaux selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'axe de pivotement (15) est monté dans une po- sition décalée par rapport au point neutre des forces des pistons, de telle manière que la force de rappel agisse en direction de la position de course zéro. 4 ) Machine à pistons selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant un piston régulateur de puissance soumis à l'action de la pression de refoulement, relié à l'organe de réglage et exerçant sur celui-ci, lorsqu'il est sollicité par la pression, une force dirigée vers la position de course zéro, machine à piston caractérisée en ce qu'au piston régulateur de puis- sance (21,22) est associée une autre butée (27,6) contre la- quelle ce piston régulateur de puissance (21, 22) vient buter lorsqu'on franchit inférieurement une position-limite prédéterminée de l'organe de réglage. ) Machine à pistons selon la reven- dication 4, caractérisée en ce que la position-limite pré- déterminée pour laquelle le piston régulateur de puissance (21, 22) vient buter contre la butée (27, 6) qui lui est asso- ciée, est identique à la position de l'organe de réglage à partir de laquelle la butée (28, 5) de limitation de course du piston compensateur additionnel (19, 20) exerce son action.