Brevet FR2643423A1 — publié le 19900824

L'invention se rapporte à un automatisme hydraulique pour la régulation d'un parcours aller et retour puis le blocage hydraulique en fin de parcours d'un appareil hydraulique raccordé tant à une source de fluide sous pression par un organe d'arrét qu'à un retour à un réservoir. L'invention intéresse plus particulièrement les automatismes de régulation du cycle de fonctionnement d'un vérin à double effet notamment pour systeme de retournement d'un instrument agricole tel une charrue. Afin, dans chacun de ses parcours aller et retour- au long de son champ, de permetre à l'exploitant agricole d'utiliser cet instrument, celui-ci comprend généralement un chassis dans lequel est guidé en rotation un arbre sensiblement horizontal, autour de l'axe duquel, dans deux plans longitudinaux déphasés d'environ 180 , sont montés deux jeux d'outils, chacun adapté au travail dans un des sens de deplacement, et, entre chaque changement de sens, il suffit alors de permuter les jeux d'outils. A cet effet, sur l'arbre est calée en rotation l'une des extrémités d'une manivelle dont l'autre extrémité est articulee à l'une des extrémités d'un vérin à double-effet dont l'autre extrémité est articulée autour de l'axe d'un tourillon porté par le chassis, lequel axe est situé dans un plan longitudinal et vertical qui, lorsque la manivelle est à mi-course, contient en outre les axes de la première extrémité du verin et de l'arbre. Du fait de cette disposition, pour commander le retourner,ient de l'instrurent, I'une des chambres du vérin est raccordée à l'alimentation et l'autre au retour au reservoir jusqu'à ce que la manivelle ait parcouru la moitié de sa course et soit parvenu dans le plan longitudinal precite puis les chambres du vérin ont leurs raccordements respectifs au retour et à l'alimentation qui sont inverses pour que la manivelle, après avoir au bénefice de l'inertie franchi le plan precité, puisse parcourir la seconde moitie de la course puis soit bloquee au terme de celle-ci. Pour que la course soit complet et que la manivelle ne revienne pas à son point de départ, la commande d'inversion de l'alimentation doit être exécutée à un moment précis et ne peut donc être réalisée manuellement et c'est là le roule de l'automatisme, objet de l'invention, intercalé entre les conduites de liaison aux chambres du vérin à double effet d'une part et les conduites de liaison au réservoir et à l'organe d'arrêt de l'alir::entation d'autre part. Classiquement, cet autotratisme dont le corps présente donc des orifices de raccordement à ces conduites de liaison comprend un distributeur constitué d'un logement dans lequel est guide en translation un tiroir de distribution ayant au moins deux positions correspondant aux modes de raccordement inverses de l'appareil au réservoir et à l'organe d'arrêt. Pour assurer le déplacement du tiroir d'une position à l'autre, l'automatisme comprend au moins un moyen hydraulique de pilotage exploitant, notmament lors de l'arrivée du piston du vérin aux fins de courses aller et retour, les modifications de pression dans les circuits relies aux chambres du dit vérin. Dans un rode de réalisation connu, le moyen de pilotage comprend au noins un poussoir hydraulique de faible section coulissant dans une première chambre reliée à la conduite de liaison à l'orcane d'arrêt par une conduite de derivation et celui, 2U r.oins, acrce le déplacement du tiroir. Ue préference2 apurés a",orcage du déplacement, le tiroir ouvre un canal d'aliri;entation d'une deuxième chambre aménagée à l'arrière du tiroir afin que la pression soit alors appliquée sur toute la section du tiroir afin de parfaire son déplacement puis de le maintenir dans sa nouvelle position. En sens inverse, le tiroir est constamment sollicité par un ressort et dans certaines de ses positions par la pression dans le circuit de retour au réservoir dans une zone qui est protégée contre une cavitation par au moins un organe de réduction du débit. Afin d'éliminer les fuites s'écoulant au long du poussoir et de puraer quand besoin est cette seconde chambre, à la seconde chambre du moyen de pilotage est également raccorde un circuit relie à la conduite de reto-ur au réservoir et comprenant également au moins un organe de reduction de débit mais quis devant retenir l'essentiel du fluide sous pression, est conçu nécessairement pour un débit encore plus faible que celui autorise dans le reste de la conduite de retour. En position1 de travail, dans un sens ou dans l'autre de l'arbre portant les outils, la tige du piston est generalement complètement sortie. Afin que la tige soit bloquée dans cette position dite de travail, quelle qu'elle soit, sur la conduite reliant le dispositif à la chambre qui a reçu le fluide necessaire à l'amenée du piston dans cette position, est intercale un clapet anti-retour interdisant la vidange de cette chambre. Dans le corps du clapet, le siège délimite deux chambres dont celle dans laquelle peut évoluer le clapet est située du côté du vérin et loge un organe élastique d'appui du clapet sur son siège. Pour au moment voulu inhiber l'action du clapet anti-retour, est prévu un moyen de pilotage comprenant un poussoir de clapet pénétrant, d'une part, dans la chambre du corps du clapet opposée à celle logeant l'organe élastique et d'autre pert, dans une des chambres extremes d'un cylindre logeant un piston. Celui-ci coulisse dans le dit cylindre dans un sens sous l'action du poussoir, lui-ine poussé par le clapet et dans le sens opposé sous l'action du fluide sous pression s'écoulant dans celle des conduites reliées au vérin qui ne comprend pas le clapet anti-retour et qui est amene à la chambre extrême correspondante du cylindre par une conduite de derivation. La chambre extrêr.e du cylindre logeant le poussoir est elle-Eeme reliee au réservoir pour éviter que des pressions ou dépressions s'exercant de ce côte perturbent l'équilibre recherche. Dans les réalisations connues, l'arrivée de fluide sous pression s'opère radialement au tiroir qui porte la première chambre logeant le poussoir qui, par son extremite active, appuie sur le fond de la seconde chambre. Les fuites au long du poussoir s'écoulent vers la seconde chambre où leur élimination ne peut en toutes positions du tiroir s'opérer que via l'organe de réduction du débit precite dont, comme exposé, le débit est extrêmement faible et il en résulte une rétention importante de fluide dans la seconde chambre ce qui perturbe la stabilité du tiroir en fonction de la température et de la fluide de l'huile. Pour réduire cette conséquence de la fuite, celle-ci peut évidemment etre reduite mais au prix d'un ajustement plus serre, et donc plus onéreux à realiser, du poussoir dans sa chambre pri mai re. De ce débit extremement faible, decoule également une grande sensibilité aux impuretés ce qui perturbe également le fonctionnement de l'automatisme. Un des resultats que l'invention vise à obtenir est un automatisme du type cité plus haut mais conçu de manière , au moins dans certaines positions du tiroir, tolérer un écoulement plus conséquent des fuites et limiter ainsi la rétention de fluide dans la dite deuxième chambre de même que la sensibilité aux impuretés tout en permettant une réalisation avec un jeu plus important et donc moins onéreux. A cet effet, elle a pour objet un automatisme du type précité notamment caractérisé en ce que les deux chambres prir.aire et secondaire du corps du dispositif distributeur sont séparées par une paroi traversée par au moins un alesage qui, d'une part, guide le poussoir en translation selon un axe sensiblellent parallèle É celui de translation du tiroir et, d'autre part, eu- aoins par le jeu fonctionnel de guidage en translation, forme un passage de section prédéterminée pour l'échange contrôlé de fluide hydraulique entre les deux chambres précitées. L'invention sera- bien comprise à l'aide de la description ci-aprés faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement - figure 1 : une installation dans laquelle un appareil est placé sous le contrôle d'un automatisme, - figure 2 : un automatisme vu en coupe longitudinale partielle, - figure 3 : une forme préférée de réalisation de l'invention. En se reportant au dessin, on volt que l'installation comprend un automatisme hydraulique 1 qui comprend lui-même au moins un dispositif distributeur 2 de fluide. En figure 1, au moins certains des organes fonctionnels de l'installation ont été représentés de manière schématique conventionnelle afin de simplifier la compréhension du fonctionnement. Classiquement, le corps 2a de l'automatisme (figure 2) comporte un certain noiabre d'orifices d'entrée et/ou de sortie du fluide hydraulique qui sont destines à être raccordes à des conduites de fluide. Outre l'automatisme, l'installation comprend - deux conduites distinctes 3, 4, - une source 5 de fluide sous pression à laquelle est reliée l1une 3 des conduites 3, 4 et notamment celle dite d'alinentation et, - un réservoir 6 de fluide auquel est reliée l'autre conduite 4 dite de retour. Tel que cela apparait au dessin, l'automatisme regule un appareil hydraulique 7 à deux sens de fonctionnement et, par exemple, un vérin à double effet 7. Dans l'exerple représenté, les conduites d'alimentation 3 et de retour e précitées sont raccordées au dispositif distributeur 2 suri, par ailleurs, est quant à lui raccordé distincterent à chacune des chambres 7a, 7b situees de part et d'autre du piston de l'appareil, donc du vérin 7, par deux autres conduites 8, o. Classiquement, le dispositif distributeur 2 est du type à tiroir 10 à deux positions lova, lGb dans chacune desquelles il permet vie les conduites 3, 4, 8, 9 précitées l'alimentation d'une des chambres précitées en fluide sous pression et l'échappement du fluide contenu dans la chambre opposee. Le dispositif distributeur est à commande par fluide hydraulique et comprend à cet effet au moins un moyen 11 dit de pilotage assurant le déplacement de son tiroir. Tel que cela apparat au dessin, le moyen de pilotage 11 du tiroir est du type exploitant l'énergie développée par l'élévation de pression du fluide .hydraulique qui résulte notamment de l'arrivée du piston de l'appareil hydraulique 7 dans la première position extrême qu'il atteint suite à l'alimentation de l'installation en fluide sous pression, consécutive à l'ouverture d'un organe d'arret 12 tel une vanne ou un distributeur intercalé au moins sur la conduite d'alimentation 3. Plus précisément, le moyen de pilotage qui coopere au moins indirectement avec le tiroir comprend un poussoir hydraulique 13 chargé au moins d'amorcer le déplacement de ce tiroir 10 et dont la section utile 13a, c'est à dire celle qui exploite la pression pour induire le déplacement du tiroir est limitée à celle necessaire pour déplacer le dit tiroir vers sa position opposée en contrariant l'action d'un organe élastique 14 de rappel du tiroir en position initiale. Le poussoir 13 présentant la section utile 13a coulisse dans une première chambre 15 dite chambre primaire traversée par le fluide hydraulique issu de la source de fluide sous pression. Classique.ent, le distributeur est conçu de manière telle que , lorsque le poussoir an,orce le déplacement de son tiroir, ce dernier découvre un orifice 1E qui permet l'alimentation d'une seconde chambre 17 dite chambre secondaire dans laquelle la pression du fluide hydraulique développe son action contre une surface utile lOc du tiroir qui est larger,ient supérieure à celle 13a du oit poussoir. Par cela le tiroir est sollicité puis notamment maintenu dans la positicn 105 vers laquelle le poussoir a amorcé son dépl acerent. Confors;enont à l'invention, les deux chambres, primaire 15 et secondaire 17, du corps 2a du dispositif distributeur sont séparées par une paroi 18 traversee par au moins un alésage 18a qui, d'une part, guide le poussoir 13 en translation selon un axe sensiblement parallèle à celui de translation du tiroir et, d'autre part, au moins par le jeu fonctionnel de guidage en translation, forme un passage 18b de section prédéterminée pour l'échange contrôle de fluide hydraulique entre les deux chambres précitées. Selon l'invention, la paroi 18 présente une face 18c contre laquelle, lorsqu'il n'est pas sollicité par le poussoir 13, le tiroir appuie par celle 10c de ses faces contre laquelle s'exercera ensuite cette sollicitation et cette face 18c de la paroi est de forme sensiblement complémentaire à celle de la face 10c du tiroir. Suivant l'invention, d-ans la face 10c du tiroir contre laquelle doit être développée la pression du fluide hydraulique consecutiver,lent à l'action du poussoir sur le dit tiroir, débouche une des extrémités d'au moins un canal 19, de relativeinent forte section, qui pénètre dans le tiroir 10 et dont l'autre extrémité débouche en un point qui, au long du tiroir, est situé de manière telle que, lorsque le tiroir.appuie sur la face 18c de la paroi, ce canal 19 communique -au moins indirectement, et par exemple via un canal du corps 2a, avec un orifice 20 du dit corps raccordé à la conduite dite de retour du fluide via un organe reducteur de débit. La cor-binaison des trois particularités techniques precitees permet de garantir la stabilité du dispositif. En effet, le passage 185 qui permet l'échange contrôle du fluide entre les chambres primaire et secondaire en vue d'autoriser l'amorçage du déplacement du tiroir sous l'effet du pousscir hydraulique ou son retour en position initiale est drain par le canal interne 19 du tiroir qui, en position non actionnee du dit tiroir, se trouve raccordé à la conduite de retour ou fluide ce oui permet d'éviter tout amorçage du déplacement du tiroir uniquetilent et consécutivement à l'augmentation de la pression du fluide dans la chambre secondaire dont le volute est par ailleurs réduit à zéro dans la position considéree du tiroir. Conforient à l'invention, l'extrémité du canal 19 interne au tiroir est située de manière telle qu'au terme du déplacement à l'encontre de l'organe élastique, le canal communique au moins indirectenient avec un orifice 21 destiné à l'alimentation en fluide sous pression de l'appareil 7 commandé par l'automatisme. Conformément à l'invention, au canal 19 interne au tiroir, est raccordé un canal secondaire 22 dont la sortie est au long du tiroir situee de manière telle qu'entre les deux positions extrêmes du tiroir uniquement, elle communique avec l'orifice 20 de retour au réservoir, lequel canal secondaire 22 est ajuste pour un débit plus limite que celui autorisé par l'orifice 20 de retour au réservoir. Avantageusement, pour l'ajustement du débit au travers de l'orifice 20 de retour au réservoir et par le canal secondaire, sont prévus des siles perçages calibrés. Pour maintenir l'appareil 7 en position de travail, dans l'exemple de réalisation de la figure 3, de manière connue, sur la conduite 8 reliant le distributeur 2 à la chambre 7a du vérin qui a reçu le fluide necessaire à l'amenée du piston dans cette position, est intercale un clapet anti-retour 24 interdisant la vidange de cette chambre 7a. Dans le corps 25 du clapet, le siège 26 délimite deux chambres 27, 28 dont celle 27 dans laquelle peut evoluer le clapet 24 est située du côté du verin et loge un organe élastique 29 d'appui du clapet 24 sur son siège 26. Pour au moment voulu inhiber l'action du clapet anti-retour 2X, est prévu un moyen de pilotage 30 comprenant un poussoir 31 de clapet pénétrant, d'une part, dans la chambre 28 du corps du clapet opposée t celle 27 logeant organe élastique 29 et d'autre part, dans une (32) des chambres extrêmes 32, 33 d'un cylindre 34 logeant un piston 35. Celui-ci coulisse dans le dit cylindre 34, dans un sens, sous 1 1action du poussoir 31, lui-même poussé par le clapet 24 et son organe élastique et, dans le sens opposé, sous l'action du fluide sous pression s'écoulant dans celle 9 des conduites 8, 9 reliées au vérin qui ne comprend pas le clapet anti-retour 24 et qui est amené à la chambre extrême correspondante du cylindre par une conduite de privation 36. La chambre extrême 32 du cylindre logeant le poussoir est elle-même reliee au réservoir pour eviter que des pressions ou depressions s'exercant de ce côté perturbent l'équilibre recherché. Le clapet anti-retour 24 et son moyen de pilotage sont généralement intégrés dans le même corps que le tiroir et son moyen de pilotage. Avantageusement, la conduite de l'alimentation 3 est raccordée dans l'axe du tiroir. Pour faciliter le raccordement des orifices du tiroir avec ceux du corps avec lesquels ils coopèrent, sur au moins l'une des faces en vis à vis des pièces que sont le tiroir 10 et le corps 2a sont réalisées des gorges 37 à 43. De préférence, au moins la plupart des gorges sont réservées dans le corps plutôt que dans le tiroir pour, à volume égal, avoir une section plus faible. Le fonctionnement de l'automatisme est le suivant : Par l'ouverture de l'organe d'arrêt 12, le fluide est envoyé - dans la chambre primaire 15 du moyen de pilotage du tiroir et - par le passage 16 et les gorges 37, 38, 39, 40, 41, vers l'orifice 21 alimentant la chambre 7b de l'appareil 7 reliee à la conduite 9 opposée à celle 8 portant le clapet anti-retour 24. Au besoin, orifice de retour 20 est, en parallèle, mis en cowrunication avec le réservoir 6. Par la conduite 9 ae fluide traverse le moyen de pilotage du clapet dont il repousse le piston qui actionne le poussoir inhibant l'action du clapet permettant ainsi la vidange de l'autre chambre 7a du verin via le distributeur et l'orifice 20 de retour au réservoir dont l'organe limitant le débit établit une pression dans une chambre dite arriere 43 du tiroir qui est située du côte où agit l'organe élastique. Cette pression de vidange qui cumule son action à celle de l'orpane élastique verrouille le tiroir dans sa position initiale jusqu'à ce que le piston arrive en fin de course. Pendant ce ter;ps, les fuites entre le tiroir et la face 18c de la paroi 18 sont conduites par le canal interne 19 et l'orifice 29 au retour au réservoir et évite toute mise en pression à ce niveau. Lorsque le vérin arrive en fin de course, la pression dans la chambre arriere 43 chute. Lorsque la force resultant de la pression d'alimentation s'exercant sur la face avant 10c du tiroir depasse celle du ressort, le tiroir est déplace à l'encontre de l'action du ressort, ce qui permute les columunications et expose directement sa face avant lOc à l'action du fluide sous pression assurant ainsi son verrouillage. Le fluide gagne alors la chambre du clapet anti-retour qui est toujours ouvert et alimente la chambre correspondante 7a du vérin qu'il r.lanoeuvre. Cela provoque la vidange .de la chambre 7b dont le contenu passe par le moyen de pilotage du clapet puis le distributeur jusqu'à l'orifice 20 de re-tour au réservoir 6 avec un debit contrôlé. Lorsque le vérin a terminé sa course inverse, il ne renvoie plus de fluide par le moyen de pilotage du clapet. Aussi, la pression établie à ce niveau limitant le débit par l'orifice 20 de retour au réservoir disparait et le poussoir du clapet est relaché. Sous l'action de son organe élastique, le clapet peut alors se refermer et verrouiller le vérin en position de travail. Par l'organe d'arrêt 12, on arrête alors l'alimentation de l'autol,atisrie et le tiroir reprend sa position initiale sous l'action de son propre organe élastique tandis que le canal secondaire 22 assure un transfert du fluide de la chambre avant vers la chambre arrière. Dans le même temps, le poùssoir du tiroir est ramene dans sa position initiale. L'automatisme est alors prêt à fonctionner à nouveau. Avantageusement, l'organe d'arrêt 12 consiste lui-meme en un distributeur inverseur de sorte qu'il permet de faire ressortir le vérin après un arrêt dans une position autre que la position initiale. REVENDICATIONS 1. Automatisme hydraulique (1) pour la regulation d'un parcours aller et retour puis le blocage hydraulique en fin de parcours d'un appareil hydraulique (7) raccordé tant à une source (5) de fluide sous pression par un organe d'arrêt (12) qu'à un retour à un reservoir (6), lequel automatisme dont le corps (2a) présente donc des orifices de raccordement à ces conduites de liaison comprend un distributeur (2) constitue d'un logement dans lequel est guidé en translation un tiroir (10) de distribution ayant au moins deux positions (lOa, 10b) correspondant aux modes de raccordement inverses de l'appareil (7) au réservoir (6) et à l'organe d'arrêt (12) et au moins un moyen (11) hydraulique de pilotage exploitant, notamment lors de l'arrivée du piston du vérin (7) aux fins de courses aller et retour, les modifications de pression dans les circuits reliés aux chambres du dit vérin, lequel moyen (il) de pilotage comprend au moins un poussoir hydraulique (13) de faible section coulissant dans une première chambre (15) reliée à l'organe d'arrêt (12) par une conduite (3) de dérivation et cui, au n'oins, amorce le déplacement du tiroir (10) tandis qu'après amorçage du dép aceraent, le tiroir (10) ouvre un canal (16) d'alimentation d'une deuxiee chat.ibre (17) aménagée à l'arrière du tiroir afin que la pression soit alors appliquée sur toute la section du tiroir (10) afin de parfaire son déplacement puis de le maintenir dans sa nouvelle position (lOb) à l'encontre de la sollicitation d'un ressort (14) et dans certaines de ses positions par la pression dans le circuit (4) de retour au reservoir (6) dans une zone qui est protégée contre une cavitation par au moins un organe de réduction du debit, à laquelle seconde chambre (17), afin d'éliminer les fuites s'écoulant au long du poussoir (13) et de purger quand besoin est cette seconde chambre (17), à la seconde chambre (17) du moyen (11) de pilotage est également raccorde un circuit relié à la conduite de retour -au réservoir et comprenant également au noins un organe de reduction de débit mais qui, devant retenir l'essentiel du fluide sous pression, est conçu nécessairement pour un débit encore plus faible que celui autorise dans le reste de la conduite de retour, cet automatisme étant CARACTERISE en ce que les deux chambres primaire (15) et secondaire (17) du corps (2a) du dispositif distributeur sont séparées par une paroi (18) traversee par au moins un alésage (18a) qui, d'une part, guide le poussoir (13) en translation selon un axe sensiblement parallèle à celui de translation du tiroir et, d'autre part, au moins par le jeu fonctionnel de guidage en translation, forme un passage (18b) de section prédéterminée pour l'échange contrôle de fluide hydraulique entre les deux chambres précitées. 2. Automatislae selon la revendication 1 caractérisé en ce que la paroi (18) présente une face (18c) contre laquelle, lorsqu'il n'est pas sollicité par le poussoir (13), le tiroir appuie par celle (lOc) de ses faces contre laquelle s'exercera ensuite cette sollicitation et cette face (18c) de la paroi est de for sensiblement complémentaire à celle de la face (10c) du tiroir. 3. Autozatisme selon la revendication 1 ou 2 caracterise en ce oue, dans la face (10c) du tiroir contre laquelle doit etre développée la pression du fluide hydraulique consécutive";;ent à l'action du poussoir sur le dit tiroir, débouche une des extréinitès d'au moins un canal (19), ' de relativement forte section, qui pénètre dans le tiroir (10) et dont l'autre extrémité débouche en un point qui, au long du tiroir, est situe de manière telle que, lorsque le tiroir appuie sur la face (les) de la paroi, ce canal (19) communique au moins indirectement, et per exemple via un canal du corps (2a), avec un orifice (20) du dit corps raccordé à la conduite dite de retour du fluide via un organe réducteur de débit. 4. Automatisme selon la revendication 3 caracterlsE en ce que l'extrémité du canal (19) interne au tiroir est situee de maniere telle qu'au terme du déplacement à l'encontre de l'organe élastique, le canal communique au moins indirectement avec un orifice (21) destiné à l'alimentation en fluide sous pression de l'appareil (7) commandé par l'automatisme. 5. Automatisme selon la revendication 3 ou 4 caractérisé en ce qu'au canal (19) interne au tiroir, est raccordé un canal secondaire (22) dont la sortie est au long du tiroir située de manière telle qu'entre les deux positions extrêmes du tiroir uniquement, elle communique avec l'orifice (20) de retour au réservoir, lequel canal secondaire (22) est ajusté pour un débit plus limite que celui autorisé par l'orifice (20) de retour au réservoir. 6. Automatise selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la conduite de l'alimentation (3) est raccordée dans l'axe du tiroir. 7. Automatisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel, pour faciliter le raccordement des orifices du tiroir avec ceux du corps avec lesquels ils coopérent, sur au moins l'une des faces en vis à vis des pièces que sont le tiroir et le corps sont réalisées des gorges (37 à 43) caractérisé en ce qu'au moins la plupart des gorges sont reservées dans le corps plutôt que dans le tiroir pour, à volume egal, avoir une section plus faible. 8. Automatise selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que l'organe d'arrêt (12) consiste en un distributeur inverseur de sorte qu'il permet de faire ressortir le verin après un arret dans une position autre que la position initiale.