Brevet FR2621354A1 — publié le 19890407

Dispositif de commande indépendant de la charge pour appareils utilisateurs hydrauliques. L'invention concerne une dispositif de commande indépendant de la charge pour des appareils utilisateurs hydrauliques, dans la position de départ duquel une conduite de commande laissant passer la pression de charge est reliée à un réservoir. De tels dispositifs de commande sont très souvent utilisés dans les systèmes hydrauliques fonctionnant sur la base du principe de la détection de la charge ou du principe de la régulation du courant, en fonctionnement intermittent, par exemple pour des machines de travail mobiles à plusieurs appareils utilisateurs hydrauliques. Dans les dispositifs de commande de ce type connus, des fonctions de commutation du dispositif de commande sont combinées directement à la régulation volumétrique du courant provenant et allant à l'appareil utilisateur hydraulique, ceci signifiant qu'elles sont obtenues au moyen d'un unique élément hydraulique; de ce fait il y a limitation de la dynamique et de la précision en ce qui concerne les fonctions de commande et de régulation de l'élément hydraulique. Par exemple, un inconvénient que l'on constate pour le comportement de réponse du dispositif de commande est qu'il peut toujours y avoir d'abord une montée graduelle de la pression dans la conduite de l'appareil utilisateur lors du raccordement de la conduite allant à l'appareil utilisateur. - 2- L'invention a pour but de proposer un dispositif de commande pour appareils utilisateurs hydrauliques, au moyen duquel le comportement de réponse d'un appareil utilisateur peut être amélioré et dont la constitution est moins compliquée que celle des dispositifs de commande de ce type connus dans l'état de la technique. Selon l'invention, ce but est atteint du fait que l'appareil utilisateur comprend une servo-soupape pour l'appareil utilisateur et un distributeur qui peut être commandé indépendamment de la servo-soupape et présente une position de fermeture ainsi qu'une position de passage dans laquelle il raccorde la conduite de commande laissant passer la pression de charge au réservoir. Grace à la constitution du dispositif de commande selon l'invention comprenant un distributeur et une servo-soupape, il est possible de séparer les fonctions de commutation du dispositif de commande des fonctions de régulation volumétrique du courant de celui-ci. L'actionnement de la soupape du distributeur peut avoir lieu indépendamment de celui de la servo-soupape. La constitution séparée du distributeur et de la servo- soupape permet une construction de soupape simplifiée qui offre simultanément des avantages en ce qui concerne la dynamique et la précision du circuit de régulation. Le dispositif de commande selon l'invention met à la disposition d'un système hydraulique deux types de fonctionnement, à savoir en premier lieu un fonctionnement d'attente sans pertes quand le distributeur est réglé sur sa position de passage, et en second lieu un fonctionnement à détection de charge fortement dynamique et extrêmement précis dans son comportement de réponse quand le distributeur est réglé sur sa position de fermeture. Selon l'invention, le distributeur est constitué de manière à être commuté de sa position de passage vers sa position de fermeture avant que la servo-soupape soit excitée. On est ainsi assuré que la commutation du système hydraulique entre son fonctionnement d'attente et son fonctionnement à détection de charge ne soit pas possible avant que la servo-soupape ait pris en charge la fonction de régulation volumétrique du courant pour l'appareil utilisateur hydraulique. Selon l'invention, la servo-soupape et le distributeur peuvent être commutés hydrauliquement, le distributeur pouvant être commuté de - 3 - sa position de passage à sa position de fermeture par une pression de commande est plus réduite que celle qui est nécessaire pour faire passer la servo-soupape de sa position de commutation de départ à une position de travail. Cette disposition peut être mise en oeuvre d'une façon particulièrement simple quand on utilise le dispositif de commande pour des systèmes hydrauliques. L'invention prévoit également que le piston de commande de la servosoupape et le piston de commande du distributeur sont montés sur un axe de déplacement commun et qu'ils peuvent être reliés à leurs extrémités de commande tournées l'une vers l'autre au moyen d'un organe d'accouplement mécanique exerçant une liaison à force, que les extrémités des deux pistons de commande qui sont à l'opposé l'un de l'autre sont respectivement sollicitées par un ressort qui ramène la servo-commande à sa position de commutation de départ lorsque la pression de commande passe au-dessous d'une valeur limite prédéterminée, que seules les extrémités tournées l'une vers l'autre des pistons de commande comprennent des organes de réglage auxquels peut être appliquée la pression de commande, que les organes de réglage sont soumis à la même pression de commande et que la surface de commande qui est prévue pour l'organe de réglage du distributeur est plus importante que la surface de commande prévue pour l'organe de réglage de la servo-soupape. Du fait de cet accouplement mécanique entre servo-soupape et distributeur, et en liaison avec la constitution des organes de réglage des deux pistons de réglage qui permet une manoeuvre séparée des deux soupapes et une application indépendante de la pression de commande à la servo-soupape au- dessus d'une valeur limite déterminée pour la pression de commande, il est possible d'actionner les deux soupapes avec seulement une pression de commande dans l'ensemble sans qu'il y ait d'influence défavorable sur le fonctionnement du dispositif de commande. La combinaison du distributeur et d'un piston d'ouverture pour un clapet anti-retour permet l'utilisation du dispositif de commande selon l'invention dans des systèmes hydrauliques qui comprennent un branchement pour un appareil utilisateur qui doit être fermé hermétiquement de façon temporaire, tel qu'un élévateur hydraulique. 262135 4 -4- Finalement, l'invention prévoit de monter le dispositif de commande dans un système hydraulique alimenté par une pompe à cylindrée variable. Ceci est particulièrement avantageux car dans des systèmes hydrauliques de ce type il n'y a pas de perte sensible quand la pompe à cylindrée variable est maintenue à la pression de charge, c'est-à-dire selon un fonctionnement à détection de charge. Cependant, le dispositif de commande selon l'invention peut être également utilisé avec des avantages comparables dans des systèmes hydrauliques alimentés par une pompe à cylindrée constante, à condition que soit prévue une excitation de la servo-soupape et du distributeur qui soit adaptée à cette pompe. L'invention va maintenant être décrite en détail en se référant à des modes de réalisation et aux dessins annexés dans lesquels: la Fig. 1 représente un premier mode de réalisation d'un système hydraulique comprenant le dispositif de commande selon l'invention; la Fig. 2 représente un second mode de réalisation du dispositif de commande; et la Fig. 3 représente un troisième mode de réalisation du dispositif de commande. Une pompe 10 qui peut être une pompe à cylindrée variable ou constante, et qui est commandée par un régulateur de pression différentielle 20 de manière que la différence de pression A px reste constante pour un servodistributeur à 4/3 voies 30, alimente par l'intermédiaire d'une conduite de pompe P et de servo-distributeur à 4/3 voies 30 des conduites A, B allant à un appareil utilisateur hydraulique qui n'est pas représenté, les conduites A, B pouvant être déchargées par une conduite C raccordée au servo-distributeur à 4/3 voies 30 vers un réservoir qui n'est pas représenté. De la conduite de pompe P part en dérivation et en amont du servodistributeur à 4/3 voies 30 une conduite de commande XLS qui peut être fermée par un distributeur à 2/2 voies 40 et déchargée par une conduite 42 dans un réservoir 41, et raccordée par une section de conduite 43, un clapet anti-retour 44, une section de conduite 45, une soupape à deux voies 46 et une dérivation 47 ou 48 à la conduite B ou A de l'appareil utilisateur en aval du servo-distributeur à 4/3 voies 30. Cette conduite de commande ou de détection de charge XiS est raccordée au régulateur de pression différentielle 20 qui régule la pompe 10 en fonction de la pression de commande régnant dans la conduite de commande XLS. Un émetteur de valeur de consigne 50 dans lequel est entrée une valeur de consigne W applique à des conduites de pression de commande 51, 52 des pressions de commande X1et X2 dont la différence correspond à la valeur de consigne W. La conduite de pression de commande 51 alimente au moyen d'une dérivation 53 un organe de réglage 54 du servo-distributeur à 4/3 voies 30 et au moyen d'une dérivation 55 une soupape à deux voies 56. La conduite de pression de commande 52 alimente au moyen d'une dérivation 57 un organe de réglage 58 du servo-distributeur à 4/3 voies 30, l'organe de réglage 58 étant disposé sur le côté opposé à l'organe de réglage 54 du tiroir-piston non représenté du servo-distributeur à 4/3 voies 30, et également la soupape à deux voies 56 au moyen d'une dérivation 59. Le servo-distributeur à 4/3 voies 30 est soumis à une précontrainte au moyen de ressorts 60, 61 disposés sur les deux côtés de son tiroir-piston en direction de sa position de commutation de départ ou de sa position de fermeture D dans laquelle tous ses raccords sont fermés. De la soupape à deux voies 56 part une section de conduite de commande 62 allant à un organe de réglage 63 du distributeur à 2/2 voies 40 qui est soumis à une précontrainte par un ressort 64 le disposant dans sa position de passage I. Dans la position de départ du dispositif de commande, le servodistributeur à 4/3 voies 30 se trouve dans sa position de commutation de départ ou de fermeture D en raison de l'action des ressorts 60, 61. Le distributeur à 2/2 voies 40 se trouve dans sa position de passage I en raison de l'action du ressort 64. La conduite de détection de charge XLS se décharge donc dans le réservoir 41, ce qui fait que le régulateur de pression différentielle 20 commande la pompe de manière qu'elle soit en fonctionnement d'attente. Dès qu'une valeur de consigne W est entrée dans l'émetteur de valeur de consigne 50, celui-ci alimente, en partant d'un niveau de pression moyen, les conduites de pression de commande 51 et 52 au moyen 262 1354 6 - des pressions de commande X1 et X2 des pressions de commande X1 et X2qui se modifient en sens contraire. La différence entre les pressions de commande X et X2 est réglée en fonction de la valeur de consigne W. Dès que la plus importante des deux pressions de commande X1 ou X2 a atteint un niveau de pression de commutation, qui peut représenter le centre de la plage de commande de X1 et de X2, l'organe de réglage 63 est si fortement sollicité par la dérivation 55 ou 59, la soupape à deux voies 56 et la section de conduite de commande 62 que le distributeur à 2/2 voies 40 est déplacé à l'encontre de la force du ressort 64 de sa position de passage I à sa position de fermeture K. Dans la conduite de détection de charge XLs, la pression monte et il en résulte que la pompe 10 est commutée sur son fonctionnement à détection de charge. Le servo-distributeur à 4/3 voies 30 est déplacé, du fait de l'application d'une pression élevée et variable à son organe de réglage 54 ou 58 par les pressions de commande X1, X2 à l'encontre de la force des ressorts 61, 60, de sa position de fermeture D vers l'une de ses deux positions de travail E ou F. Le courant volumétrique passant par le servo- distributeur à 4/3 voies 30 est dosé par l'importance de l'aire d'ouverture de sa section de commande reliant la conduite de pompe P à la conduite d'appareil utilisateur A, ou de sa section de commande reliant la conduite de pompe P à la conduite d'appareil utilisateur B. Le dosage de ce courant volumétrique s'effectue indépendamment de la charge et en fonction de l'importance de la différence entre les pressions de commande X1 - X2 Dès que grâce à l'émetteur de valeur de consigne 50 la différence entre les pressions de commande X1 - X2 est éliminée et lorsque les deux pressions de commande X1 et X2 sont passées au-dessous du niveau de la pression de commutation, le distributeur à 2/2 voies 40 est ramené par le ressort 64 à sa position de passage I et le distributeur à 4/3 voies est ramené sous l'action des ressorts 60, 61 à sa position de commutation de départ ou de fermeture D; la conduite de détection de charge XLS se soulage de sa pression dans le réservoir 41, ce qui fait que la pompe 10 est ramenée à son fonctionnement d'attente. Le mode de réalisation du dispositif de commande montré à la Fig. 262135 4 7- 2 se différencie du mode de réalisation du circuit de commande précédent décrit en référence à la Fig. 1 du fait que le piston de commande non représenté du servo-distributeur à 4/3 voies 30 et le piston de commande du distributeur à 2/2 voies 40 qui n'est pas non plus représenté sont montés sur un axe de déplacement commun C. Entre les extrémités de ces pistons de commande qui sont face à face est monté un organe d'accouplement mécanique 65 qui peut être amené en appui contre les deux extrémités des pistons de commande. L'extrémité du piston de commande du servo-distributeur à 4/3 voies 30 qui est éloignée de l'organe d'accouplement 65 est soumise à la pression du ressort 60; l'extrémité du piston de commande du distributeur à 2/2 voies 40 qui est à l'opposé de l'organe d'accouplement 65 est soumise à la pression du ressort 64. L'organe de réglage 63 du distributeur à 2/2 voies 40 présente une surface de commande plus importante que celle de l'organe de réglage 54 du distributeur à 4/3 voies 30. Les deux organes de réglage 54, 63 sont soumis à la même et unique pression de commande Xl - Dans la position de départ du dispositif de commande, le servodistributeur à 4/3 voies 30 se trouve, sous l'action du ressort 60 et du ressort 64 qui est transmise par l'organe d'accouplement mécanique 65, dans sa position de commutation de départ ou de fermeture D, ceci signifiant que le ressort 64 du distributeur à 2/2 voies 40 est également utilisé pour centrer le piston de commande du servo-distributeur à 4/3 voies 30. Le ressort 64 amène également le distributeur à 2/2 voies 40 à sa position de passage I. Dès qu'une pression de commande X1 se forme dans la conduite de commande 51, elle est appliquée par la dérivation 62 à l'organe de réglage 63 du distributeur à 2/2 voies 40 et par la dérivation 53 à l'organe de réglage 54 du servo-distributeur à 4/3 voies 30. Comme la surface de commande de l'organe de réglage 63 du distributeur à 2/2 voies 40 est plus importante que la surface de commande de l'organe de réglage 54 du servo-distributeur à 4/3 voies 30, c'est d'abord le distributeur à 2/2 voies 40 qui est déplacé de sa position de passage I vers sa position de fermeture K, ce qui fait que la pompe 10 est commutée de son fonctionnement d'attente à son fonctionnement à -8- détection de charge, comme décrit ci-dessus. Le niveau de la pression de commande X1 continue de monter très rapidement jusqu'à ce qu'elle atteigne un niveau neutre pour lequel le servo-distributeur à 4/3 voies 30 est maintenu dans sa position de fermeture D du fait de l'application à son organe de réglage 54 de la pression de commande X1, à l'encontre de la force du ressort 60. Pour éviter que le servo-distributeur à 4/3 voies 30 quitte sa position de fermeture D pendant une durée appréciable après dépassement du niveau de la pression de commutation qui déclenche le processus de commutation du distributeur à 2/2 voies 40 et avant d'atteindre le niveau neutre, la montée de la pression de commande X1 jusqu'au niveau neutre a lieu à une vitesse élevée. Lorsque la pression de commande X1 a atteint le niveau neutre, le servo-distributeur à 4/3 voies 30 peut être utilisé par une diminution de la pression de commande X1 au-dessous du niveau neutre, la limite inférieure de cette diminution étant prédéterminée par le niveau de la pression de commutation, dans sa position de travail F dans laquelle il est poussé par le ressort 60, en vue de la régulation volumétrique du courant provenant de la conduite de pompe P et allant à la conduite d'appareil utilisateur A et de la conduite d'appareil utilisateur B à la conduite de réservoir T en fonction de la pression de commande X!. Quand il y a montée de la pression de commande X1 au-dessus du niveau neutre, le servo-distributeur à 4/3 voies 30 peut être utilisé dans sa position de travail E vers laquelle il a été poussé par l'application sur l'organe de réglage 54 de la pression de commande X dépassant la force du ressort 60, en vue de la régulation volumétrique du courant de la conduite de pompe P allant à la conduite d'appareil utilisateur B et de la conduite d'appareil utilisateur A allant à la conduite de réservoir T, en fonction de la pression de commande X1. Le dispositif de commande selon la Fig. 2 se différencie de celui de la Fig. 1 du fait que seule une pression de commande X1 est nécessaire pour son fonctionnement. Par comparaison avec le dispositif de commande de la Fig. 1, on évite les éléments nécessaires à la réalisation de la seconde pression de commande X2, qui sont par exemple des éléments d'excitation magnétiques ou électriques. Quand il s'agit -9- du dispositif de commande selon la Fig. 2, une partie de la plage des pressions de commande est réservée à l'actionnement du distributeur à 2/2 voies 40 qui provoque la commutation à partir du fonctionnement d'attente vers le fonctionnement à détection de charge, cette plage étant de ce fait indisponible pour la régulation volumétrique du courant par le servo-distributeur à 4/3 voies 30. Dans le cas o la pression de commande X1 n'est pas disponible, le ressort 64 du distributeur à 2/2 voies 40 sert au maintien du servodistributeur à 4/3 voies 30 dans sa position de commutation de départ ou de fermeture D. Si on dispose par exemple pour la pression de commande X1 d'une plage de pressions de commande comprise entre 0 et 20 bars, il est possible, en réglant de façon appropriée les ressorts 64 et 60, de fixer à 5 bars la pression pour laquelle le distributeur à 2/2 voies 40 est poussé vers sa position-de fermeture K, et de fixer à 12,5 bars, le niveau neutre pour lequel le servo-distributeur à 4/3 voies 30 est maintenu dans sa position de fermeture D, ce qui fait qu'on dispose pour la régulation volumétrique du courant dans la position de travail F du servo-distributeur à 4/3 voies 30 d'une plage de pressions de commande de 7,5 bars, comprises entre 12,5 bars constituant la valeur limite supérieure et 5 bars constituant la valeur limite inférieure, ainsi que pour la régulation volumétrique du courant dans la position de travail E du servo-distributeur à 4/3 voies 30 dans sa plage de pressions de commande de 7,5 bars, soit entre 20 bars constituant la valeur limite supérieure et 12,5 bars la valeur limite inférieure. Il est possible de combiner le distributeur à 2/2 voies 40 de la Fig. 3 à un élément de manoeuvre destiné à un clapet anti-retour ou à un clapet d'arrêt piloté 70; grâce à ce clapet anti-retour 70 qui est monté entre les sections A et Z de la conduite A, Z de l'appareil utilisateur, il est possible d'isoler l'appareil utilisateur sans fuites d'huile, ainsi que cela est par exemple souvent exigé pour des vérins à charge de masse. Pour plus de clarté, on n'a représenté à la Fig. 3 qu'une unique conduite A, Z pour un appareil utilisateur, la servo-soupape constituée par un distributeur à 3/3 voies 30 qui sert à la régulation - 10 - volumétrique du courant étant également représentée. Dès que le distributeur à 2/2 voies 40 destiné au fonctionnement à détection de charge est déplacé par la plus élevée des deux pressions de commande X1 ou X2 de sa position de passage I à sa position de fermeture K, un piston d'ouverture 66 monté sur le distributeur à 2/2 voies 40 ouvre le clapet anti-retour 70 qui soulève un élément de fermeture 71 à l'encontre de la force d'un ressort 72 d'un siège de soupape 73. La liaison entre les sections de conduite A et Z d'appareil utilisateur est réalisée de manière que le courant volumétrique allant à l'appareil utilisateur, dans le cas o le distributeur à 3/3 voies 30 parvient à sa position de travail F, ou que le courant volumétrique provenant de l'appareil utilisateur, dans le cas o le distributeur à 3/3 voies 30 parvient à sa position de travail E, soit régulé en fonction de la différence de pression entre les pressions de commande X et X2 Dès que le distributeur à 2/2 voies destiné au fonctionnement d'attente est déplacé de sa position de fermeture K à sa position de passage I par abaissement ou montée des pressions de commande X1, X2, l'élément de fermeture 71 est pressé par le ressort 72 contre le siège de soupape 73, ce qui fait que le clapet anti-retour 70 se ferme et que la section Z de la conduite d'appareil utilisateur A, Z est hermétiquement fermée. Ce qui a été montré est un dispositif de commande indépendant de la pression et destiné à des appareils utilisateurs hydrauliques, dans la position de départ duquel une conduite de commande qui laisse passer la pression de charge est reliée à un réservoir. Le dispositif de commande comprend une servo-soupape pour l'appareil utilisateur et un distributeur qui peut être commandé indépendamment de la servo-soupape et qui présente une position de fermeture ainsi qu'une position de passage dans laquelle il raccorde la conduite de commande laissant passer la pression de charge au réservoir. - il - REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande indépendant de la charge pour appareils utilisateurs hydrauliques, dans la position de départ duquel une conduite de commande laissant passer la pression de charge est reliée à un réservoir, caractérisé en ce que le dispositif de commande comprend un servo-soupape (30) destinée à l'appareil utilisateur ainsi qu'un distributeur (40) qui peut être commandé indépendamment de la servosoupape (30) et présente une position de fermeture (K) ainsi qu'une position de passage (I) dans laquelle il raccorde la conduite de commande ( S) laissant passer la pression de charge au réservoir (41). 2. Dispositif de commande indépendant de la charge selon la revendication 1, caractérisé en ce que le distributeur (40) est commandé de manière à être commuté de sa position de passage (I) à sa position de fermeture (K) avant que la servo-soupape (30) soit excitée. 3. Dispositif de commande indépendant de la charge selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la servo-soupape (30) et le distributeur (40) peuvent être commutés hydrauliquement, le distributeur (40) pouvant être commuté de sa position de passage (I) à sa position de fermeture (K) par une pression de commande (X1, X2) qui est plus réduite que celle faisant passer la servo-soupape (30) de sa position de commutation de départ (D) à une-position de travail (E, F). 4. Dispositif de commande indépendant de la charge selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le piston de commande de la servo-soupape (30) et le piston de commande du distributeur (40) sont montés sur un axe de déplacement commun (C) et peuvent être reliés par leurs extrémités qui sont tournées l'une vers l'autre au moyen d'un organe d'accouplement mécanique (65) exerçant une liaison à force, en ce que les extrémités des deux pistons de commande qui sont à l'opposé l'une de l'autre sont respectivement soumises à l'action d'un ressort (60, 64) qui ramène la servo-soupape (30) à sa position de commutation de départ (D) quand la pression de commande (X1) passe au-dessous d'une valeur limite prédéterminée, en ce que seules les extrémités des pistons de commande qui sont tournées l'une vers l'autre comprennent des organes de réglage (53, 52) pouvant être soumis à la pression de commande, en ce que les organes de réglage (53, 62) sont soumis à la 262 1354 - 12 - même pression de commande (X1) et en ce que la surface de commande qui est prévue pour l'organe de réglage (63) du distributeur (40) est plus importante que la surface de commande prévue pour l'organe de réglage (53) de la servo-soupape (30). 5. Dispositif de commande indépendant de la charge selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est monté dans un système hydraulique alimenté par une pompe à cylindrée variable.