Brevet FR2627571A1 — publié le 19890825

La présente invention concerne une soupape à positions multiples pouvant être actionnée manuellement ou mécaniquement, servant en particulier à commander en cas d'urgence, un changement de vitesse automatique pour véhicules, comprenant un boîtier avec une entrée d'alimentation en milieu sous pression, une sortie d'échappement et plusieurs sorties d'utilisation reliées au changement de vitesse, un commutateur électrique permettant de mettre en ou hors service la commande automatique du changement de vitesse, ainsi qu'un élément de soupape permettant d'alimenter ou de purger les différentes sorties d'utilisation. Différents fabricants proposent pour des véhicules automobiles des changements de vitesse électro-pneumatiques ou électroniques-pneu- matiques sans tige. Il serait rationnel d'équiper ce genre de changements de vitesse d'un système autonome de commande d'urgence, afin qu'en cas d'endommagement ou de panne du changement de vitesse, le véhicule puisse être ramené au prochain garage sans l'aide d'autrui. L'invention a pour object de perfectionner une soupape du genre mentionné dans le préambule, de façon qu'elle puisse effectuer plusieurs fonctions de commande. Cet objectif est atteint suivant l'invention du fait que le commutateur électrique peut être actionné dans une première phase de commande axiale, par l'élément de soupape et en conséquence, la commande automatique du changement de vitesse mise hors service, en ce que l'entrée d'alimentation en milieu sous pression peut être ouverte pour le milieu sous pression dans une seconde phase de commande axiale, et en ce que la sortie d'utilisation sélectée peut être reliée à l'entrée d'alimentation par un mouvement de rotation de l'élément de soupape autour de son axe longitudinal. Ainsi, la soupape suivant l'invention permet dans un premier temps d'actionner le commutateur électrique du changement de vitesse automatique et de mettre celui-ci hors service. Il est possible de commander plusieurs sorties d'utilisation, qui peuvent être mises sous pression ou purgées. A cet effet, au moins trois positions de commande sont possibles, à savoir, sortie d'utilisation purgée et commutateur électrique en position de départ, sortie d'utilisation purgée et commutateur électrique en position de commande, ainsi -que sortie d'utilisation sous pression et commutateur électrique en position de commande. L'affectation des positions de commande a lieu de manière forcée. L'élément de soupape est utilement pourvu d'un poussoir, qui actionne le commutateur électrique et ensuite une soupape de commande dans l'entrée d'alimentation; il possède en outre un tiroir rotatif servant à relier les différentes sorties d'utilisation à l'entrée d'alimentation. Le poussoir possède utilement un épaulement, par l'intermédiaire duquel la liaison entre les sorties d'utilisation et la sortie d'échappement est interrompue avant l'ouverture de la soupape de commande. Suivant un perfectionnement de l'invention, une des sorties d'utilisation est en permanence reliée à l'entrée d'alimentation, derrière la soupape de commande, mais devant le tiroir rotatif. Cette sortie d'utilisation cherche continuellement à mettre le changement de vitesse automatique en position neutre. La soupape de commande peut être une soupape à siège ou un tiroir. Le tiroir rotatif est utilement pourvu d'un trou axial, par lequel passe de façon déplaçable le poussoir servant à actionner le commutateur électrique et la soupape de commande. Le poussoir et le tiroir rotatif peuvent aussi de façon avantageuse être actionnés au moyen'd'une seule manette d'actionnement. Le tiroir rotatif est de préférence muni d'un ergot d'entrai- nement, qui est tenu de façon à résister à la rotation mais axialement déplaçable dans un trou de la manette d'actionnement. La manette d'actionnement possède utilement un tenon radial, coopérant avec des surfaces d'enclenchement de hauteurs axiales différentes, réalisées dans le bottier, pour le réglage des différents crans de commande du poussoir. Le tiroir rotatif est de façon avantageuse axialement étayé contre le bottier au moyen de billes et est radialement centré dans chacune de ses positions de commande respectives, par au moins deux éléments bille/ressort opposés l'un à l'autre. La manette d'actionnement, le poussoir, le tiroir rotatif, ia soupape de commande et le commutateur électrique se trouvent de $ préférence sur un seul axe. A titre d'exemple, une forme de réalisation de l'invention est ci-après expliquée en détail. Dans le dessin: la Fig. 1 est une vue en coupe de la soupape en position de départ. Les Figs. 2 et 3 sont des vues en coupe, la soupape dans une première et une seconde position de commande, La Fig. 4 est une vue schématique du tiroir rotatif, La. Fig. 5 est une vue en projection développée des surfaces d'enclenchement, dans lesquelles la manette d'actionnement peut être enclenchée dans les différentes positions de commande. La Fig. 1 montre une soupape à positions multiples comportant un boîtier 10, formé d'une partie inférieure 14 et une partie supérieure 12, reliées entre elles au moyen de vis appropriées. Le boîtier 10 est pourvu d'une entrée d'alimentation sous pression 16, d'une sortie d'échappement 18, de trois sorties d'utilisation 20, dont une seule est représentée aux Figs. 1 à 3, et d'une suite d'utilisation 21. On a prévu dans le bottier, un siège 22 coopérant avec un clapet annulaire 24, par exemple en matière plastique adéquate pour ouvrir et fermer l'entrée d'alimentation du milieu sous pression 16 au moyen de pression, par exemple de l'air comprimé. -. Le clapet 24 se trouve dans une coupelle 26, munie d'une tige allongée 28, dont l'extrémité inférieure, en regardant.le dessin, repose sur un disque 30, qui est en permanence rappelé sous l'action d'un ressort comprimé 32, avec pour résultat que la coupelle 26 et, donc le clapet 24 sont appliqués contre le siège de soupape 22, en fermant celui-ci. Le ressort 32 s'appuie sur un bouchon 34, vissé dans un trou taraudé de la partie inférieure 14 du bottier et qui constitue déjà une partie du changement de vitesse automatique, avec lequel coopère la soupape représentée. Entre l'entrée d'alimentation 16 et la sortie d'échappement 18, on a prévu une étanchéité par l'intermédiaire de joints 38, 40, la bague d'étanchéité 38 se trouvant entre la partie inférieure 14 du boîtier et un manchon 42, alors que la garniture en U se trouve entre le manchon 42 et la paroi latérale de la tige 28 de la coupelle 26. La coupelle 26 passe à travers le disque 30 et un anneau 36 inséré dans le bottier. Le manchon 42, dont l'extrémité inférieure repose également sur le bouchon 34, entoure le disque 30 et le ressort 32. Le manchon 42 est muni de trous transversaux 44, reliant la chambre 33 du ressort 32 à la sortie d'échappement 18 par l'intermé- diaire d'un espace annulaire 48 entre le manchon 42 et le bottier. A l'intérieur du bouchon 34, réalisé sous la forme d'un cylindre creux, est insérée une broche de manoeuvre 50, qui est confié à un contact électrique 92, qui est schématiquement représenté dans les Figs. 2 et 3, et qui sert à mettre en service ou hors service la commande automatique du changement de vitesse, avec lequel coopère la soupape représentée. A travers la coupelle 26 passe un poussoir 52, dont l'extrémité inférieure, repose dans la position de départ suivant la Fig. 1, juste sur la broche de manoeuvre 50. Le diamètre intérieur de la coupelle 26 est plus grand que le diamètre extérieur de la partie du poussoir 52, qui la traverse de manière qu'entre le poussoir et la coupelle demeure un espace annulaire 46, qui relie la chambre 33 du ressort à un espace annulaire 72 situé au-dessus du siège de soupape 22. Le poussoir 52 est pourvu d'un épaulement 54, par l'intermé- diaire duquel, comme décrit plus loin, le clapet 24 peut être décollé du siège de soupape 22, ce qui provoque l'ouverture de l'arrrivée du milieu sous pression par l'entrée 16, vers les sorties d'utilisation. Le poussoir 52 fait partie d'une manette d'actionnement 56 qui est relié. Dans la partie supérieure 12 du boitier est prévu un tiroir rotatif 58, avec un trou central axial, à travers lequel s'étend le poussoir 52. Le tiroir rotatif 58 est pourvu d'un ergot d'entraînement 60 qui s'accroche dans un trou axial 62 de la manette d'actionnement 56, celle-ci pouvant être déplacée axialement par rapport à l'ergot 60. Dans la partie supérieure 12 du bottier, le tiroir rotatif 58 est, en haut, supporte axialement au moyen de billes 64, sa face inférieure reposant sur la face supérieure de la partie inférieure 14 du bottier. Le tiroir 58 est, en outre, pourvu d'au moins deux éléments bille/ressort 66, qui le centrent dans le boîtier. Chacun de ces éléments 66 consistent en une bille, qui est maintenue poussée radialement vers l'extérieur contre la paroi intérieure de la partie supérieure 12 du boîtier au moyen d'un ressort comprimé. Le tiroir rotatif 58 présente, sur sa face inférieure, un creux 68, ayant en plan la forme d'un nez, (Fig. 4), qui, d'une part, est relié en permanence à- l'espace annulaire 72 et qui, d'autre part, peut être relié aux différentes sorties d'utilisation par rotation du tiroir,. comme décrit plus loin. A cet effet, chacune des sorties d'utilisation est pourvue d'un canal 70, qui débouche dans la face supérieure de la partie inférieure 14 du bottier, vers l'intérieur de la zone sur laquelle passe le creux 68 du tiroir rotatif 58, lorsque celui-ci tourne autour de son axe longitudinal. Un canal 74 va de l'espace annulaire 72 à la sortie d'utilisa- tion 21, si bien que celui-ci est continuellement relié à l'espace annulaire 72. Le creux 68, dans la face inférieure du tiroir rotatif 58, est rendu étanche vers le haut par une garniture d'étanchéité 76, entourant le poussoir 52, et latéralement par une bague d'étanchéité 78, qui est logée dans une rainure de la face inférieure du tiroir rotatif 58 et qui entoure complètement la chambre 68, comme le montre en particulier la Fig. 4. - Le tiroir rotatif 58 est, en outre, comme le montre notamment la Fig. 4, équipé d'une chambre d'échappement 80, qui se trouve, tout commrne le creux 68, sur la face inférieure du tiroir rotatif 58 et entoure le creux 68, comme le montre la Fig. 4, sans cependant être reliée à celui-ci. La chambre 80 est en permanence- reliée à la sortie d'échappement 18 par un canal 82. Les sorties d'utilisation 20, qui ne sont pas soumis au milieu sous pression, débouchent par l'intermédiaire de leurs canaux respectifs 70 dans la chambre 80 et sont, de ce fait, comme décrit plus loin, mis à l'air libre par le canal 82 et la sbrtie d'échappement 18. La manette d'actionnement 56 est muni d'un tenon radial 84 coopérant avec des butées ou surfaces d'enclenchement 86, 88, 90, réalisées dans la partie supérieure 12 du bottier et- qui.sont représentées en projection développée à la Fig. 5. La soupape suivant l'invention fonctionne de la manière suivante. a Fig. 1 montre la position de départ de la soupape. Le siège de soupape 22 est fermé et, en conséquence, l'arrivée du milieu sous pression est coupée; la sortie d'utilisation 20, représentée à la Fig. 1, est purgé par l'intermédiaire du canal 70, du creux 68, des espaces annulaires 72 et 46, de la chambre 33, des trous transversaux 44 et de l'espace annulaire 48, relié à la sortie d'échappement 18. Les autres sorties d'utilisation 20, non représentées, sont purgées par l'intermédiaire du canal associé 70, de la chambre 80 et du canal 82, relié à la sortie de désaération 18. Le commutateur électrique 92 n'est pas actionné. Comme le montre la Fig. 1, le tenon 44 de la manette d'actionnement 56 repose, dans cette position de la soupape, contre la surface d'enclenchement 86, réalisée comme le montre la Fig. 5, sous forme d'une rainure. Lorsque la manette 56 est poussée vers le bas, comme le montre la Fig. 2, la broche de manoeuvre 50 est également poussée vers le bas par le poussoir 52 et, de ce fait, le commutateur électrique 92 est commuté ou ouvert. L'ouverture du commutateur électrique 92 met hors service la commande automatique du changement de vitesse, non représenté, de façon que les vitesses puissent à présent être passées manuellement. 2Lorsqu'on continue à presser la manette 56 vers le bas, le passage entre la coupelle 26 et le poussoir 52, c'est-à-dire l'espace annulaire 46 est fermé par l'épaulement du poussoir 52, et la liaison, entre l'espace annulaire 72 et la sortie d'échappement 18, est interrompue. torsqu'on continue à presser la manette 56 et, en conséquence, le poussoir 52 vers le bas, jusqu'à ce qu'elle se trouve à la hauteur de la surface d'enclenchement 90, comme le montre la Fig. 3, le siège de soupape 22 est ouvert par l'épaulement 54 du poussoir et le milieu sous pression peut passer de l'entrée d'alimentation 16 dans l'espace annulaire 72 et de celui-ci dans la sortie d'utilisation 21, par l'intermédiaire du canal 74. Ainsi, un vérin correspondant du changement de vitesse associé est mis sous pression, ce qui place le changement de vitesse en position neutre. Pendant ces fonctionnements, la manette 56 est simplement de plus en plus axialement poussée vers le bas, alors que le tiroir rotatif 58 n'a pas encore été tourné. Celui-ci et, en conséquence, le creux 68 de sa face inférieure en forme de nez développé, se trouvent dans la position de départ montrée à la Fig. 4, dans laquelle le creux 68 est relié à aucun des sorties d'utilisation 20. Seul la sortie 21 est alimentée, car avec le siège de soupape 22 ouvert, Fig. 3, le milieu sous pression va directement de l'espace annulaire 72 à la sortie d'utilisation 21, par l'intermédiaire du canal 74. Lorsque, dans cette position axiale, telle qu'elle est représen- tée en Fig. 3, on tourne la manette 56 et, en conséquence, le tiroir rotatif 58, autour de l'axe longitudinal médian de la soupape, une des sorties d'utilisation se trouve reliée à l'alimentation en pression. En ce qui concerne l'exemple décrit, trois sorties d'utilisation 20 sont prévues par lesquelles on peut passer la première et la seconde ainsi que la marche arrière du changement de vitesse, non représenté. La sortie d'utilisation 20 correspondante est, à cet effet, alimentée en pression à partir du siège de soupape ouvert, par l'intermédiaire de l'espace annulaire 72, du creux 68 dans le tiroir rotatif et le trou correspondant 70. De cette manière, les trois sorties d'utilisation 20 peuvent respectivement être mises sous pression en fonction de la position du tiroir rotatif, ce qui permet de passer la seconde ou la première vitesse ou la marche arrière du changement de vitesse associé. La sortie d'utilisation 21, qui est prévu pour mettre le changement de vitesse en position neutre, reste toujours sous pression. Ainsi, il est possible d'alimenter une des trois sorties d'utilisation 20, alors que les deux autres sont purgées par l'intermédiaire de la chambre d'échappement 80 et du canal 82, relié à la sortie d'échappement 18. Lorsqu'une des sorties d'utilisation 20 a été alimentée, une des vitesses du changement de vitesse, par exemple la première, la seconde ou la marche arrière a été passée. Lorsque la manette 56 est relâchée, elle revient à la position montrée en Fig. 2, dans laquelle le tenon 84 repose contre.la surface d'enclenchement 88. Une telle surface d'enclenchement est prévue pour chacune des trois vitesses; elles sont toutes réalisées sous forme d'une rainure, comme le montre la Fig. 5. Le retour de la manette 56 peut avoir lieu à l'aide d'un ressort (non représenté), qui applique par exemple une pression permanente sur la broche de manoeuvre 50 en direction du poussoir 52, de façon que la manette 56 soit poussée dans la position mentionnée ci-dessus, par l'intermédiaire du poussoir 52. Le cas échéant, il est également possible de prévoir un ressort correspondant entre la manette 56 et le tiroir rotatif 58. Lors du retour de la manette 56, au cran II, tel que représenté à la Fig. 2, le siège de soupape 22 est fermé et la sortie d'utilisation 21, ainsi que la sortie d'utilisation 20, ayant été mis sous presssion, sont purgées, la vitesse passée au niveau du changement de vitesse, avec lequel coopère la soupape représentée, restant en prise. Cette purge est effectuée afin que les pignons du changement de vitesse puissent se centrer eux-mêmes. Afin de désembrayer la vitesse passée, la manette d'actionnement 56 est poussée vers le bas, afin de la remettre au cran III, tel qu'il est représenté par la Fig. 3, et le tiroir rotatif 58 tourné afin qu'il reprenne la position de départ ou la position neutre N (Fig. 4), prévue entre la première et la marche arrière. Dans cette position du tiroir rotatif 58, seule la sortie d'utilisateur 21 est alimentée, si bien-que le changement de vitesse est remis en position neutre. Lorsque la manette d'actionnement 56 est relâchée dans la position de départ, elle revient au cran I, tel qu'il est représenté à la Fig. 1. Lorsque, par contre, le tiroir rotatif 58 se trouve en position neutre N (Fig. 4), la manette d'actionnement 56 reste au cran III, sans qu'aucun des raccords utilisateurs 20 ne soit alimenté. Dans cette position, la sortie d'utilisation 21 est, par contre, alimenté ce qui, comme déjà indiqué, remet le changement de vitesse en position neutre. Le cran I correspond à la surface d'enclenchement 86 ou à la position de départ, le cran II à la surface d'enclenchement 88 ou aux deux vitesses avant et à la marche arrière et le cran III à la surface d'enclenchement 90 ou à la position neutre. Grâce aux surfaces d'enclenchement ou aux rainures associées, dans lesquelles le tenon 84 de la manette d'actionnement peut g s'accrocher, les différentes positions de commande de la manette d'actionnement et, en conséquence, du poussoir 52 peuvent être fixées. Lorsque la manette d'actionnement 56 revient à la position de départ, dans laquelle le tenon 84 bute contre la surface d'enclen- chement 86, comme représenté à la Fig. 1, le commutateur électrique 92 est refermé, par exemple par la force d'un ressort et la commande automatique du changement de vitesse, non représenté, est remise en service. Chacune des sorties d'utilisation 20 et, en conséquence, chacune des trois vitesses du changement de vitesse sont commandées ou passées * de la même manière que précédemment décrit. Revendications 1. Soupape à positions multiples pouvant être actionnée manuellement ou mécaniquement, servant en particulier à commander en cas d'urgence, un changement de vitesse automatique pour véhicules automobiles, comprenant un bottier avec une entrée d'alimentation en milieu sous pression, une sortie d'échappement et plusieurs sorties d'utilisation, reliées au changement de vitesse, un commutateur électrique permettant de mettre en ou hors service la commande automatique du changement de vitesse, ainsi qu'un élément de soupape permettant d'alimenter ou de purger les différentes sorties d'utilisa- tion, caractérisée en ce que le commutateur électrique peut être actionné dans une première phase de commande axiale, par l'élément de soupape (52, 58) et, en conséquence, la commande automatique du changement de vitesse automatique mise hors service, en ce que l'entrée d'alimentation sous pression (16) peut être ouverte pour le milieu sous pression dans une seconde phase de commande axiale, et en ce que la sortie d'utilisation sélectée (20) peut être reliée à l'entrée d'alimentation (16) par un mouvement de rotation de l'élément de soupape. 2. Soupape suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de soupape comporte un poussoir (52) qui actionne le commutateur électrique (92) et ensuite une soupape de commande (22, 24) dans l'entrée d'alimentation (16), en ce qu'elle est en outre pourvue d'un tiroir rotatif (58), afin' de relier les différentes sorties d'utilisation (20) à l'entrée d'alimentation (16). 3. Soupape suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le poussoir (52) est muni d'un épaulement (54), par l'intermédiaire duquel la liaison entre les sorties d'utilisation (20, 21) et la sortie d'échappement (18) peut être interrompue avant l'ouverture de la soupape de commande (22, 24). 4. Soupape suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce qu'une des sorties d'utilisation (21) est en permanence reliée à l'entrée d'alimentation (16), derrière la soupape de commande (22, 24), mais devant le tiroir rotatif (58). 5. Soupape suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la soupape de commande (22, 24)-est une soupape à siège ou à il tiroir. 6. Soupape suivant l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que le tiroir rotatif (58) est pourvu d'un trou axial, par lequel passe de façon déplaçable, le poussoir (52) servant à actionner le commutateur électrique (92) et de la soupape de commande (22, 24). 7. Soupape suivant l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que le poussoir (52) et le tiroir rotatif (58) peuvent être actionnés au moyen d'une manette d'actionnement (56). 8.' Soupape suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le tiroir rotatif (58) présente un ergot d'entraînement (60), qui est tenu de façon à résister à la rotation mais qui est axialement mobile dans un trou de la manette d'actionnement (56). 9. Soupape suivant l'une des revendications 7 ou 8, caractérisée en ce que la manette d'actionnement (56) est pourvue d'un tenon radial (84), coopérant avec des surfaces d'enclenchement (86, 88, 90) de hauteurs axiales différentes, réalisées dans le bottier, pour le réglage des différents crans de commande du poussoir (52). 10. Soupape suivant l'une des revendications 2 à 10, caractérisée en ce que le tiroir rotatif (58) est radialement centré par des éléments bille/ressort. 11. Soupape suivant l'une des revendications 2 à 10, caractérisée en ce que la manette d'actionnement (56), le poussoir (52), le tiroir rotatif (58), la soupape de commande (22, 24) et le commutateur électrique (92) se trouvent sur un même axe.