Brevet FR2662226A1 — publié le 19911122

i La présente invention est relative à une vanne de commande directionnelle Plus particulièrement, l'invention est relative à une vanne de commande directionnelle utilisée dans le domaine des machines hydromécaniques mobiles, c'est-à-dire dans le domaine des escavateurs, grues, machines agricoles ou de travaux publics ou du bâtiment aussi bien que dans la construction automobile Une telle vanne est appelée quelque fois une vanne "mobile". La technique antérieure est représentée par les demandes de brevets allemands ( 21 19 763, 23 02 043, 27 45 (correspondant au brevet des Etats Unis d'Amérique N* 78 574), 32 40 038, 23 02 042, 37 01 211 et 24 26 071. En outre, le prospectus référencé RD 09307/4 86 de la Société MANNESMANNREXROTH décrit une vanne mobile du type concerné par la présente invention. La vanne de commande directionnelle, que l'on peut considérer comme étant une vanne primaire, exige fréquemment l'utilisation d'une ou plusieures vannes dites "secondaires" Cette exigence peut conduire à des structures de vannes volumineuses et de poids relativement élevés C'est là un inconvénient particulièrement gênant dans le domaine des machines hydromécaniques mobiles En outre, la manoeuvre des vannes secondaires est difficile. Par exemple la vanne mobile représentée dans le prospectus précité utilise une vanne secondaire pour assurer une connexion entre un piston ou bobine principale et un orifice d'utilisation, et un orifice raccordé au réservoir De même, la demande de brevet allemand 39 13 460 montre une vanne secondaire additionnelle pour commander l'écoulement de fluide entre le piston principal et l'orifice d'utilisation Ainsi il est nécessaire de disposer de deux vannes et de l'espace pour les loger, dans le carter de la vanne de commande. La présente invention a pour but de surmonter les inconvénients mentionnés ci-dessus. La présente invention a aussi pour objet de fournir une vanne de commande directionnelle de structure compacte et de poids réduit. La présente invention a encore pour but de fournir une telle vanne dans laquelle un plus grand espace est ménagé pour des vannes secondaires qui sont utilisées avec la vanne de commande directionnelle. La présente invention a également pour but de fournir une telle vanne qui soit commodément adaptable aux besoins d'un utilisateur. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec une vanne de commande directionnelle comprenant: un boîtier des orifices dans ce boîtier, de connexion à une pompe, à un réservoir, et à une utilisation respectivement, un alésage longitudinal dans ledit boîtier, un piston de commande monté mobile en va-et-vient dans ledit alésage longitudinal, un orifice secondaire dans la zone de connexion entre ledit piston de commande et ledit orifice d'utilisation, caractérisé en ce qu'elle comprend: une chambre ou ouverture dans ledit boîtier pour constituer une liaison entre ledit orifice secondaire et le canal de réservoir dans ledit boîtier et conduisant audit orifice de réservoir, des moyens de vanne pour assurer une ou plusieurs des fonctions de mise en pression, d'aspiration, de dérivation ou d'étranglement, agencés dans ladite chambre pour établir les fonctions requises entre ledit piston de commande, ledit orifice d'utilisation et ledit canal de réservoir. La chambre du boîtier de la vanne définit des bords de commande, l'un de ceux-ci étant disposé du côté du piston de commande et l'autre étant disposé du côté du canal de réservoir. La présente invention permet l'intégration d'une vanne secondaire, choisie dans une large gamme de telles vannes, dans la vanne de commande directionnelle ou vanne "mobile". La vanne suivant l'invention permet de réduire le nombre de conduits nécessaires pour assurer les connexions hydrauliques et permet aussi de réduire les possibilités de fuites. La vanne "mobile" suivant l'invention peuvent en outre être chargées des fonctions d'une plaque de connexion Ceci accroît aussi les possibilités de vérification du fonctionnement de la vanne sans que celle-ci soit connectée à la machine sur laquelle elle doit être finalement utilisée. La vanne de commande directionnelle suivant l'invention comprend des orifices secondaires (pour assurer des connexions aux vannes secondaires) tels que les canaux de connexion des orifices d'utilisation ou de travail au piston principal de la vanne de commande directionnelle peuvent être en outre ouverts et fermés depuis la zone des vannes secondaires. Cette possibilité supplémentaire de commande multiplie énormément les usages possibles et les possibilités d'utilisation de vannes secondaires. Les vannes des types de bases suivants peuvent être utilisées en tant que vannes secondaires pour la vanne de commande directionnelle suivant l'invention: l 1) Les vannes à siège peuvent être utilisées pour assurer une sécurité complète vis à vis des fuites Ces vannes peuvent être manoeuvrées pneumatiquement, hydrauliquement, mécaniquement ou électriquement. ) Vannes d'étranglement du débit de fluide entre l'orifice d'utilisation et le piston principal ou entre le piston principal et l'orifice d'utilisation par l'intermédiaire de restrictions, de clapets anti retour d'étranglement aussi bien que de vannes de commande directionnelle à 2 ou 3 voies, 3 ) Vannes de réduction du débit de fluide dans un by-pas par l'intermédiaire de restrictions ou de contrôleurs de débit. ) Vannes de réduction de pression, entre le piston principal et l'orifice d'utilisation. 5 ) Vannes de limitation de pression, avec ou sans post-succion. 6 ) Vannes de commande directionnelle sous la forme de vanne à deux ou trois voies manoeuvrées mécaniquement, pneumatiquement, hydrauliquement ou électriquement. 7 ) Vannes de commande directionnelle à fonction de restriction à action proportionnelle commandée par des moyens électriques ou hydrauliques. ) Correcteurs de pression. 9 ) Vannes de réduction de pression de freinage. Toutes les possibilités mentionnées ci-dessus peuvent être assignées sélectivement et indépendamment à chacun desdits orifices d'utilisation sans avoir à modifier le boîtier ou carter de la vanne. Par exemple, l'utilisation d'un piston à quatre positions n'est plus nécessaire Un tel piston est un composant complexe et coûteux Du fait de l'intégration de vannes de commande directionnelles dans les orifices secondaires, la position de "flottement" peut être choisie et fixée aussi bien pour un piston principal poussé que pour un piston principal tiré. La vanne de commande directionnelle suivant l'invention permet l'utilisation d'une seule vanne secondaire dans un espace ou chambre unique du boîtier de la vanne de commande tel que cette vanne secondaire: 1 ) contrôle le débit de fluide entre le piston principal et l'orifice d'utilisation, et ) se trouve dans une position propre à assurer une liaison fluide entre le dit piston principal et l'orifice d'utilisation, et l'orifice du côté réservoir, soit un conduit débouchant dans ledit réservoir. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen au dessin annexé dans lequel: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une vanne de commande directionnelle de la technique antérieure, la figure 2 est une représentation schématique d'un détail de la vanne de commande de la figure 1, la figure 3 est un détail d'une vanne de commande directionnelle suivant la présente invention, telle qu'elle est représentée aux figures 4 à 9, le détail étant tiré d'une zone d'un canal de connexion entre la bobine principale et l'orifice d'utilisation, la figure 4 est une vue en coupe longitudinale suivant le trait de coupe 4-4 de la figure 6, d'une vanne de commande directionnelle suivant la présente invention; la figure 5 est une vue en élévation latérale de la vanne de la figure 4, prise du côté droit, la figure 6 est une vue en plan de la vanne de la figure 4, la figure 7 est une vue perspective de la vanne de commande suivant l'invention, représentée aux figures 4 à 6, la figure 8 représente schématiquement un détail de la vanne suivant l'invention, tirée de la zone d'un canal de connexion vers le piston principal, la figure 9 schématise différents systèmes de vannes ou de commande pour la vanne de commande directionnelle suivant l'invention, les figures 10 à 13 sont des vues en coupe longitudinales de la vanne de commande directionnelle suivant l'invention, équipée de différents types de vannes secondaires connectées à l'orifice secondaire, la figure 14 représente la vanne de la figure ( 1), associée à un levier de commande, et la figure 15 représente trois vannes suivant l'invention, interconnectées. La figure 1 représente une vanne de commande directionnelle connue à la technique antérieure Les détails de cette vanne de commande directionnelle peuvent être retrouvés dans cette technique antérieure La vanne de commande ( 1) comprend un boîtier ou carter ( 2) percée d'un alésage longitudinal dans lequel un piston ou une bobine de commande ( 16) est monté de manière à pouvoir coulisser en va-et-vient Le piston de commande ( 16) (dans ses différentes positions) assure toute connexion désirée par l'intermédiaire de canaux de connexion disposés dans le boîtier Ces connexions peuvent être établies entre les orifices d'utilisation (A, B) aussi bien qu'entre les orifices côté réservoir et côté pompe (T et P), respectivement On peut observer qu'une première connexion peut être établie entre un premier canal de connexion ( 30) d'un premier alésage d'orifice d'utilisation ( 31) et le piston de commande ( 16) et, de là, à un premier canal de connexion ( 36) à un réservoir ( 36) L'orifice d'utilisation (B) est associé à une deuxième connexion reflétant de celle décrite ci-dessus comme dans un miroir et qui N a donc pas besoin d'être expliquée en détail Une cartouche ( 5) de vanne d'alimentation de pression est adaptée sur la vanne pour ouvrir ou pour fermer la liaison entre le canal ( 30) et le canal de connexion ( 36) au réservoir Un clapet anti- retour non référencé est en outre représenté sur la figure 1. La figure ( 2) est une représentation schématique d'un détail de la vanne de commande ( 1) de la figure 1 qui vient d'être décrite La figure 2 représente une connexion ( 21) qui établit une liaison fluide entre le canal ( 30) et le canal ( 36). On se réfère maintenant aux figures ( 4 à 7) ainsi qu'aux figures ( 3 et 9) pour décrire la vanne "mobile" ou de commande ( 100) suivant l'invention, cette vanne étant pour l'essentiel du type représenté à la figure 1. La vanne de commande directionnelle ( 100) comprend un boîtier ( 20) définissant une surface ( 3) (figures 6 et 7), une surface de fond ( 4) (figure 6), une surface de siège "droite" ( 6), une surface de siège "gauche" ( 7), une surface de siège supérieure ( 8), une surface de siège inférieure ( 9) et des surfaces inclinées "droite" et "gauche" ( 10 et 11) respectivement Le piston ou bobine de commande ( 16) est représenté sur la figure 4 On a également représenté l'alésage longitudinal ( 14) conçu pour recevoir ce piston L'axe du piston est repéré ( 13). Des plans secondaires droit et gauche sont repérés ( 18) et ( 19), respectivement Comme on l'a vu plus haut, on utilise le terme "secondaire" parce que la vanne de commande directionnelle en tant que telle peut être appelée une vanne primaire ou principale On peut disposer les vannes dites secondaires dans lesdits plans secondaires ( 18) et ( 19) , ces vannes coopérant avec des appareils hydrauliques ou hydromécaniques qui y sont raccordés. En particulier on a représenté sur la figure ( 4), comme il est bien connu, des évidemments annulaires ( 23 à 29) prévus dans le boîtier ( 20) autour de l'alésage longitudinal ( 14) Ces évidemments annulaires ( 23 à 29) sont raccordés aux orifices Par exemple, un canal de connexion ( 30) (appelé aussi orifice secondaire) établit une liaison fluide entre le premier orifice d'utilisation (A), c'est à dire l'alésage d'orifice ( 31), et le piston de commande ( 16) (ou l'alésage longitudinal qui reçoit cette bobine). Le deuxième orifice d'utilisation est référencé B et l'alésage de cet orifice est référencé ( 33) Les axes respectifs de ces trous ou alésages ( 31) et ( 33) sont référencés ( 32) et ( 34) respectivement Un canal de raccordement ( 35) conduit au piston ( 16) et correspond au canal de connexion ( 30) qui est associé à l'orifice d'utilisation (A). Comme la vanne de la technique antérieure représentée à la figure ( 1), la vanne de commande ( 100) suivant l'invention comprend un canal ( 36) de raccordement au réservoir, qui est connecté par l'intermédiaire d'un canal ( 37) à un canal de réservoir ( 38), qui à son tour est relié à un orifice de réservoir Egalement, un canal ( 40) de raccordement de réservoir est connecté au canal ( 38) de réservoir par un canal ( 39) d'orifice de réservoir Des canaux additionnels nécessaires pour le fonctionnement de la vanne de commande ( 100) (aussi bien que de la vanne ( 1) de la technique antérieure) sont représentés sur la figure 1 aussi bien que sur la figure 4 et sont référencés par les repères ( 47) et ( 54) Une description plus détaillée de ces éléments n'est pas nécessaire, ceux-ci étant bien connus de la technique antérieure. Sur la figure 7 on a représenté des surfaces de butée annulaires ( 61 à 63) ainsi qu'un canal généralement rectangulaire ( 64) Des surfaces ( 66) et ( 67) sont connectées au canal de réservoir. La figure 8, observée en comparaison avec la figure 3, illustre les caractéristiques essentielles de la vanne suivant l'invention, dans une représentation schématique de la connexion entre le canal ( 30) et le canal ( 36) (figure 4) En comparant les figures ( 8) et ( 3), on peut noter que la représentation de la figure ( 8) est tournée d'un angle alpha référencé sur la figure ( 4) Cette remarque et celles qui vont suivre sont également vraies de la connexion établie entre l'orifice d'utilisation (B), le canal de connexion de réservoir ( 40) et le canal de connexion ( 35), ainsi que pour les différentes possibilités de commande illustrées à la figure ( 9). Il est à noter que la connexion ( 21) permet, au moyen de la vanne de réduction de pression ( 5), seulement la connexion du canal ( 30) avec le canal ( 36) ou l'isolation du canal ( 30) par rapport au canal ( 36) de connexion au réservoir Par contraste, suivant la présente invention, on prévoit une première connexion ( 46) (voir les figures 3 et 8) tel que le canal de connexion ( 30) de l'orifice (A) (et en outre, si on le souhaite, le canal de connexion ( 35) de l'orifice d'utilisation (B) peut être ouvert ou fermé vers le piston ( 16), par la vanne secondaire agencée dans le plan dit secondaire Pour ce but, ladite première connexion ( 46) est disposée dans le boîtier de vanne ( 20) de telle manière que les moyens de vanne ( 22) (figure 3) adaptés pour être insérés dans cette connexion ( 46) établissent non seulement une connexion et/ ou une isolation entre ledit (premier) canal de connexion ( 30) et le (premier) canal de connexion de réservoir ( 36), mais peut aussi interrompre et/ou commander (le premier) canal de connexion entre le (premier) orifice d'utilisation (A) et le piston ( 16) Ainsi, le canal de connexion ( 30) est subdivisé en deux sections de canal ( 30)' et ( 30 "). Une deuxième connexion peut être établie de même pour le deuxième orifice d'utilisation (B) Pour abréger la description, celle-ci sera concentrée sur l'orifice d'utilisation (A) étant entendu que la même descrpition pourrait être faite en ce qui concerne l'orifice d'utilisation (B). On poursuit la description de la liaison ( 46) représentée plus particulièrement aux figures 3, 4 et 8, pour remarquer que l'on peut voir sur la figure 4 que ladite liaison ( 46) s'étend de la surface ( 10) inclinée "droite" en suivant l'axe secondaire incliné ( 18) qui coupe d'abord le canal ( 36) de connexion au réservoir, puis la section 30 " du canal de connexion (voir les figures 3 et 8 et remarquer que la section 30 ' du canal de connexion conduit à l'orifice d'utilisation A) et finalement la section ( 30 ') de canal de connexion, la dite section ( 30 ') conduisant au piston ( 16) La connexion ( 46) prend la forme d'une ouverture inclinée et définit des bords de commande pour une vanne ( 70) représentée par exemple à la figure 9 En fait la figure 9 représente différents types de vannes ( 70) dites secondaires, qui peuvent être utilisées avec une valve "primaire" ( 100) Il est à noter qu'il est possible d'insérer dans la chambre ou ouverture ( 46) (figures 3, 4 et 8) une cartouche de vanne de manière à constituer l'une quelconque des valves secondaires ( 70) représentées à la figure 9. On se réfère maintenant spécifiquement à la figure 8 o l'on peut voir que la connexion ( 46) comprend trois sections ( 43), ( 44) et ( 45), la section ( 45) comprenant à son tour deux parties de section ( 55 et 56). Les figures 10 à 13 décrivent différents types de vannes qui peuvent être agencés dans l'ouverture ( 46) La figure 14 est une vue similaire à la figure 7, qui montre en outre un levier de commande La figure 15 est une vue en plan de vannes suivant l'invention connectées les unes aux autres. En résumé on peut dire que l'invention prévoit une chambre ou ouverture ( 46) qui défini deux bords de commande: un bord disposé sur la figure 8 à la droite de l'accolade ( 55) alors que l'autre bord de commande est disposé sur la gauche de l'accolade référencée 56 Avec ces deux bords on peut commander l'écoulement du fluide entre le piston 16 et l'orifice d'utilisation ainsi que le l'écoulement de fluide vers l'orifice de réservoir d'une manière commode. il REVENDICATIONS 1 Une vanne de commande directionnelle comprenant: un boîtier, des orifices dans ce boîtier, de connexion à une pompe, à un réservoir, et à une utilisation, respectivement, un alésage longitudinal dans ledit boîtier, un piston de commande ( 16) monté mobile en va- et-vient dans ledit alésage longitudinal, un orifice secondaire dans la zone de connexion entre ledit piston de commande et ledit orifice d'utilisation (A), caractérisée en ce qu'elle comprend: une chambre ou ouverture dans ledit boîtier pour constituer une liaison entre ledit orifice secondaire et le canal de réservoir dans ledit boîtier et conduisant audit orifice de réservoir, des moyens de vanne pour assurer une ou plusieurs des fonctions de mise en pression, d'aspiration, de dérivation ou d'étranglement, agencés dans ladite chambre pour établir les fonctions requises entre ledit piston de commande, ledit orifice d'utilisation et ledit canal de réservoir. 2 La vanne de commande de la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre du boîtier définit des bords de commande, l'un de ceux-ci étant disposé du côté du piston de commande et l'autre étant disposé du côté du canal de réservoir. 3 La vanne de commande de la revendication 2, comprenant au moins une première connexion ( 46) entre un premier canal de connexion ( 30) conduisant dudit premier orifice d'utilisation (A) audit piston de commande ( 60), et un premier canal de connexion de réservoir ( 36). 4 La vanne de commande de la revendication 3, dans laquelle une deuxième connexion est établie entre un deuxième canal de connexion ( 35) conduisant dudit deuxième orifice d'utilisation (B) au piston ( 16), et un deuxième canal de connexion de réservoir ( 40), dans laquelle des premiers moyens de vanne sont disposés dans ladite première connexion et des seconds moyens de vanne sont disposés dans ladite seconde connexion, et dans laquelle en outre cette première et/ou deuxième connexion ( 46) est disposée dans ledit boîtier de vanne ( 20) de telle manière que ces moyens de vanne sont utilisés non seulement pour ouvrir ou couper la liaison entre les premier et deuxième canaux de connexion et le premier ou deuxième canal de connexion de réservoir, mais aussi pour couper, ouvrir ou commander le premier ou second canal de connexion respectivement, conduisant de l'un ou l'autre des premier et deuxième orifices d'utilisation audit piston ( 16) de commande. La vanne de la revendication 4, dans laquelle ladite première ou deuxième connexion ( 46) coupe le canal de connexion et forme un espace ou chambre adapté pour recevoir un noyau de vanne ou une cartouche de vanne de telle manière que tout type de fonction de vanne puisse être installé à cet endroit. 6 La vanne de la revendication 5, dans laquelle la connexion ( 46) s'étend dans une direction inclinée sur l'axe ( 13) du piston de commande ( 16) de manière à gagner en encombrement. 7 La vanne de la revendication 6, dans laquelle ladite connexion ( 46) divise le canal de connexion ( 30) en deux sections ( 30)'et ( 30 "). 8 La vanne de la revendication 7, dans laquelle lesdites sections ( 30)', ( 30 ") sont disposées parallèlement l'une à l'autre et décalées dans ledit boîtier. 9 La vanne de la revendication 8, dans laquelle lesdites sections ( 30)', ( 30 ") s'étendent perpendiculairement audit axe secondaire incliné ( 18, 19). La vanne de la revendication 9, dans laquelle ladite connexion ( 46) débouche sur une surface inclinée ( 10) du boîtier de la vanne. 11 La vanne de la revendication 10, dans laquelle la dite vanne présente trois plans de commande. 12 La vanne de la revendication 1, dans laquelle une vanne de réduction de pression ou, une vanne de commande directionnelle est disposée dans ladite connexion ( 46). 13 La vanne de la revendication 1, agencée dans un bloc de vannes comprenant un ou plusieurs axes de piston de commande. 14 La vanne de la revendication 13, dans laquelle l'axe secondaire s'étend perpendiculairement à l'axe des orifices d'utilisation. Une vanne de commande directionnelle comprenant: un boîtier, un alésage longitudinal s'étendant à travers ce boîtier, un piston de commande ( 16) monté mobile en va- et-vient dans ledit alésage longitudinal, au moins un orifice de réservoir, au moins un orifice de pompe et au moins un orifice d'utilisation (A), un canal de connexion ( 30) reliant ledit alésage longitudinal audit orifice d'utilisation, un moyen de vanne disposé dans ledit canal de connexion ( 30) de manière qu'on puisse connecter audit orifice de réservoir soit l'écoulement fluide dans ledit canal de connexion entre l'alésage longitudinal et l'orifice d'utilisation (A) soit ledit canal de connexion. 16 La vanne de la revendication 15, dans laquelle ledit moyen de valve comprend au moins deux bords de commande, l'un de ces bords de commande étant utilisé pour commander l'écoulement de fluide entre l'alésage longitudinal et l'orifice d'utilisation, l'autre des bords de commande étant utilisé pour commander la connexion de l'orifice d'utilisation à l'orifice de réservoir. 17 La vanne de la revendication 15, dans laquelle une chambre unique ou connexion ( 46) est disposée dans ledit boîtier ( 20) pour constituer une connexion entre un canal de connexion ( 30), qui est connecté à l'alésage longitudinal ( 14), et un orifice d'utilisation (A) aussi bien qu'un canal de connexion de réservoir ( 36) conduisant à l'orifice de réservoir, ladite connexion ( 46) étant adaptée à recevoir un moyen de valve adapté pour commander l'écoulement de fluide entre l'alésage longitudinal, l'orifice d'utilisation et l'orifice de réservoir. 18 La vanne de la revendication 17, dans laquelle deux desdites connexions ( 46) réceptrices de vanne sont disposées symétriquement dans ledit boîtier ( 20). 19 La vanne de la revendication 17, dans laquelle un desdits canaux de connexion ( 46) est fermé vers l'extérieur dudit boîtier ( 20) s'il n'est pas utilisé pour recevoir un moyen de valve. La vanne de la revendication 1, utilisée en tant que vanne "mobile".