Brevet FR2683867A1 — publié le 19930521

Circuit hydraulique L'invention concerne un circuit hydraulique comprenant au moins deux vérins de travail à double effet On trouve un exemple typique d'un circuit de ce type dans une pelleteuse mécanique (chargeuse à pelle rétrocaveuse) o un premier vérin fait pivoter vers le haut et vers le bas un bras qui supporte une pelle de creusement Un second vérin sert à faire basculer la pelle de creusement vers le bas quand elle doit être vidée et à la ramener à sa position horizontale qui est la position de travail. Normalement, la pelle d'une chargeuse pelleteuse est vidée quand le bras est en position soulevée; après vidage, la pelle de creusement est basculée vers le bas Elle doit ensuite être ramenée le plus rapidement possible à la position de creusement dans laquelle le bras est abaissé et la pelle est basculée vers le haut Il arrive souvent que l'on presse dans le même temps le bras dans le sol Le fait que la duré de montée de la pression hydraulique de travail nécessaire dure trop longtemps peut être irritant pour le personnel de service. Le retour en arrière du bras et de la pelle exige beaucoup de la capacité de la pompe à huile qui alimente le circuit hydraulique Les deux vérins de travail doivent être déplacés approximativement simultanément d'une position d'extrémité vers l'autre et la pompe doit fournir approximativement deux volumes d'huile complets dans les vérins. On connaît par le document DE 30 32 596 Ai différents circuits hydrauliques comprenant au moins un premier vérin et un second vérin à double effet comportant chacun une première chambre de travail et une seconde chambre de travail, ainsi qu'un distributeur pour chaque vérin, qui peut envoyer le fluide sous pression dans une première position active de la première chambre de travail du vérin et évacuer le fluide sous pression de la seconde chambre de travail du vérin, et envoyer le fluide sous pression dans une seconde position active de la seconde chambre de travail du vérin et évacuer le fluide sous pression de la première chambre de travail du vérin Les courants de fluide sous pression dirigés vers les vérins sont envoyés aux distributeurs par l'intermédiaire de soupapes de non-retour Les circuits comprennent des moyens pour transférer le fluide sous pression de la première chambre de travail du premier vérin vers la première chambre de travail du second vérin pour déplacer le second vérin simultanément au mouvement du premier vérin provoqué par l'envoi du fluide sous pression. Le but de ces circuits connus est surtout de synchroniser le mouvement de la pelle d'une chargeuse pelleteuse avec le mouvement du bras de manière que la pelle soit maintenue par exemple en position horizontale quand le bras est pivoté vers le haut ou vers le bas On obtient ce résultat en reliant en série les distributeurs des deux vérins Quand un vérin est déplacé par un courant d'huile provenant de la pompe, ce courant d'huile est refoulé pendant le mouvement hors de la chambre de travail opposée du vérin et est transféré à l'autre vérin, ce qui fait que ce dernier se déplace en synchronisme avec le premier vérin L'huile qui est refoulée dans l'autre vérin est renvoyée au réservoir Le circuit a cependant pour inconvénient que pour pouvoir déplacer l'un des vérins indépendamment de l'autre, le distributeur du second vérin doit être maintenu en position neutre. Cette commutation des distributeurs peut être ressentie comme gênante par le personnel de service. L'invention propose un circuit hydraulique dans lequel un courant de fluide sous pression refoulé d'un vérin est utilisé pour être envoyé dans un second vérin de travail, en synchronisme avec l'amenée de fluide sous pression à partir d'une pompe vers le second vérin, permettant ainsi d'éviter l'inconvénient des circuits connus. Ce but est atteint avec un circuit du type indiqué du fait que les distributeurs sont montés en parallèle dans une conduite de la pompe, que la première chambre de travail du second vérin est reliée par une soupape de non-retour à une section de conduite dans laquelle le distributeur du premier vérin peut évacuer le fluide sous pression de la première chambre de travail du premier vérin, et qu'une soupape limitatrice de pression est montée entre cette section de conduite et un réservoir, qui ménage un passage vers le réservoir quand la pression dans la section de conduite est supérieure à la pression qui active la soupape limitatrice de pression. On utilise ces volumes de fluide qui sont disponibles dans un vérin passif et chargé pour le travail dans un autre vérin. Simultanément à l'envoi du fluide sous pression à partir du vérin passif, du fluide sous pression peut être envoyé au vérin actif par la pompe. Quand on considère l'exemple qui vient d'être présenté, à savoir le vérin de bras et le vérin de pelle d'une chargeuse pelleteuse, l'invention peut être utilisée pour le retour en arrière vers la position de creusement car pendant ce mouvement de retour, du fluide sous pression provenant du vérin de bras qui supporte le poids du bras est envoyé vers le vérin de pelle Le fluide sous pression en excès, par exemple provenant de divers volumes des chambres de travail des deux vérins, est refoulé vers le réservoir par l'intermédiaire de la soupape limitatrice de pression. L'invention prévoit que cette soupape limitatrice de pression est commandable et qu'elle est reliée à un circuit de commande pour ouvrir le passage vers le réservoir Dans ce cas, on peut effectuer librement un choix pour déterminer si la caractéristique de mouvement qui est liée à l'invention est utilisée ou non dans une situation donnée Il peut se présenter des situations dans lesquelles on désire évacuer le plus rapidement possible le fluide sous pression de la chambre de travail passive et chargée et il est avantageux dans ce cas de pouvoir éliminer la fermeture du réservoir. Une solution préférée consiste dans le fait que le circuit de commande comprend une soupape de commande qui est commutée pour ouvrir la soupape limitatrice de pression quand une pression de déclenchement qui est supérieure d'une valeur prédéterminée à la pression qui active la soupape limitatrice de pression est envoyée à la soupape de commande, et la pression de déclenchement est envoyée à la soupape de commande par une conduite de détection de charge qui signale une pression de charge présente en un autre endroit du circuit hydraulique La soupape limitatrice de pression peut donc être commandée par une soupape de commande La soupape de commande sert à l'ouverture de la soupape limitatrice de pression quand elle reçoit une pression de déclenchement d'une conduite de détection de charge qui signale une pression de charge apparaissant en un autre endroit du circuit hydraulique La fermeture vers le réservoir peut alors être automatiquement éliminée On peut alors utiliser par exemple une unique soupape limitatrice de pression dans des blocs de soupapes pour fermer une conduite de réservoir commune à un groupe de soupapes sans que le courant de réservoir de toutes les soupapes ait besoin d'être toujours refoulé vers le réservoir par l'intermédiaire de la soupape limitatrice de pression. La soupape de commande peut être également commutée pour ouvrir la soupape limitatrice de pression quand la pression dans la conduite de pompe dépasse d'une valeur prédéterminée la pression qui active la soupape limitatrice de pression La fermeture vers le réservoir est alors éliminée quand la pompe est fortement chargée, de manière à diminuer ainsi l'effort demandé à la pompe. Pour obtenir une pression élevée de la pompe et simultanément utiliser le principe de travail de l'invention, on peut commuter la soupape de commande pour qu'elle reçoive une pression de fermeture à partir d'une conduite de détection de charge, cette conduite signalant une pression de charge présente en un autre endroit du circuit, et le circuit étant constitué de manière que la pression de fermeture empêche l'ouverture de la soupape limitatrice de pression La pression de fermeture peut provenir en particulier de la première chambre de travail du second vérin. Au lieu d'utiliser la pression dans la conduite de pompe en tant que pression de signalisation qui déclenche la soupape de commande, on peut également utiliser à cette fin la pression présente dans une conduite de détection de charge qui doit commander la pression de la pompe. Une solution peut consister à commuter la soupape de commande pour ouvrir la soupape limitatrice de pression quand la pression du raccordement de détection de charge de pompe dépasse d'une valeur prédéterminée la pression qui active la soupape limitatrice de pression. Selon une autre solution, la soupape de commande est commutée pour recevoir la pression de fermeture d'une autre conduite de détection de charge, qui n'est pas le raccordement de pompe, et qui signale une pression de charge présente en un autre endroit du circuit, le circuit étant constitué de manière que la pression de fermeture empêche l'ouverture de la soupape limitatrice de pression. Une troisième solution consiste à relier la seconde conduite de détection de charge à la première chambre de travail du second vérin. Avantageusement, la soupape de commande est reliée à la soupape limitatrice de pression par un obturateur Grâce à cet obturateur qui est situé entre la soupape de commande dans laquelle s'effectue le transfert du fluide de travail entre les vérins et la soupape limitatrice de pression, on peut obtenir une augmentation de la pression dans la section de conduite même quand la soupape limitatrice de pression est activée Ceci peut être avantageux pour atteindre une pression de départ élevée au cours du déroulement des mouvements. Finalement, on peut prévoir entre l'obturateur et la soupape limitatrice de pression une conduite de dérivation reliée par une soupape de non-retour à la seconde chambre de travail du premier vérin Cette seconde chambre de travail du premier vérin peut alors être remplie par une partie du fluide sous pression qui provient de la première chambre de travail Ceci contribue également à diminuer la demande appliquée à la capacité de la pompe dans le circuit. Divers modes de réalisation sont décrits dans ce qui suit pour mieux faire comprendre l'invention, en référence aux dessins annexés dans lesquels: les figures 1, 2, 3 et 4 montrent différents circuits hydrauliques selon l'invention, destinés à une chargeuse pelleteuse (chargeuse à pelle rétrocaveuse). Le circuit hydraulique de la figure 1 montre le vérin de bras 1 et le vérin de pelle 2 d'une chargeuse pelleteuse, commandés chacun par un distributeur 3, 4 Les distributeurs sont montés avec d'autres soupapes dans un bloc de soupapes 5 et sont alimentés par une pompe à huile 7 par une conduite de pompe commune 6 La pression de sortie de la pompe à huile est régulée de manière traditionnelle et connue par des canalisations de détection de charge (LS) 8 et des soupapes à deux voies à double effet 9 qui appliquent la pression de charge la plus élevée dans le bloc de soupapes à une soupape limitatrice de pression LS 10, qui renvoie l'huile en excès de la pompe à huile 7 vers un réservoir 11 En général le bloc de soupapes comprend deux conduites de réservoir communes et continues 12, 13 pour toutes les soupapes; les conduites de réservoir sont reliées au réservoir 11. Les distributeurs 3, 4 comprennent trois positions et quatre voies (quand on considère que les deux conduites de réservoir ne forment qu'une seule voie) Comme montré à la figure 1, elles se trouvent dans une position o l'huile est transférée d'une première chambre de travail 15 du vérin de bras 1 à une première chambre de travail 16 du vérin de pelle 2. Le transfert de l'huile s'effectue quand le bras est soulevé, c'est-àdire quand la tige de piston 17 du vérin de bras est sortie relativement fortement (ceci n'étant cependant pas représenté de façon tout à fait correcte sur le dessin) La tige de piston 18 du vérin de pelle par contre est très rentrée dans le vérin de pelle alors que la pelle de la chargeuse pelleteuse se vide et est basculée Ceci constitue la situation de départ pour une manoeuvre de "retour au creusement" dans laquelle le bras est abaissé et la pelle est à nouveau basculée vers le haut de manière que le matériau puisse être saisi par la pelle suivante. Quand le bras s'abaisse, l'huile provenant de la première chambre de travail 15 du vérin de bras s'écoule dans la conduite de réservoir 12 et est transférée de là vers la première chambre de travail 16 en passant par la soupape de non-retour 19 qui est montée dans la conduite d'amenée A 20 du distributeur 4 du vérin de pelle. Pour maintenir au niveau correct la pression nécessaire au transfert de l'huile dans la conduite de réservoir 12, cette dernière est fermée par un bouchon 21 en direction du réservoir 11. La pression dans les sections de conduite 12, 22 et 13 ne peut donc jamais dépasser 25 bars (abstraction faite de la chute de pression dans le réseau de conduites) Pour atteindre une pression plus élevée au cours de l'opération de transfert, on dispose dans la section de conduite 12 un obturateur 42 entre la soupape de décharge de pression 40 et la conduite de dérivation, dans laquelle le côté A du distributeur 3 est fermé en direction de la conduite de réservoir 12 Dans la section de conduite 43 entre le bouchon 21 et l'obturateur 42 peut ainsi être maintenue une pression plus élevée que celle qui est fixée par la soupape limitatrice de pression 40 tandis qu'un courant d'huile sort de la chambre 15. Dans le circuit décrit, de l'huile provenant de la chambre 15 peut être transférée dans la chambre 16 et dans le même temps la chambre 16 est alimentée en huile par la pompe 7 par l'intermédiaire du distributeur 4 qui est raccordé par une soupape de non-retour 44 à la conduite de pompe 6 Pour maintenir la pression dans la conduite de pompe 6 à un niveau correct, une soupape réductrice de pression 47 est incorporée dans la conduite d'amenée 45 allant au distributeur 3 Le volume d'huile disponible dans la chambre 15 est ainsi utilisé de la meilleure manière possible quand la tige de piston 17 rentre dans le vérin de bras 1, de manière à remplir la chambre de travail opposée 27 et déplacer simultanément la tige de piston 18 du vérin de pelle. Il est intéressant de supprimer la fermeture du réservoir, c'est-à-dire d'activer la soupape limitatrice de pression 40, quand la tige de piston 17 du vérin de bras 1 doit être déplacée en sens contraire, ou quand l'une des soupapes, qui est représentée sur le dessin sur la droite du distributeur 3, est activée A cette fin, on monte une soupape de commande 50 dans le circuit La soupape de commande 50 est un distributeur à trois voies et à deux positions qui est commuté pour activer la soupape limitatrice de pression 40 quand la soupape de commande 50 reçoit par l'intermédiaire d'une liaison avec le système de signalisation LS 8, 9 une pression de signalisation suffisamment élevée La soupape de commande est dans ce cas reliée par une conduite 51 à la conduite LS 8 par l'intermédiaire des distributeurs 3 et 4 Quand la pression dans cette conduite dépasse une valeur qui est déterminée par la soupape de commande 50 au moyen d'un ressort de précontrainte, la soupape de commande passe dans une position o la pression dans la conduite 51 active la soupape limitatrice de pression 40. Le circuit de la figure 1 a pour inconvénient que la fermeture du réservoir ne peut pas être supprimée quand la tige de piston 18 du vérin de pelle est déplacée en sens contraire. Cet inconvénient peut être évité comme montré à la figure 2 o une soupape de non-retour à double effet 60 est montée entre les sorties LS 61 et 62 appartenant aux deux canalisations (A, B) dans le système de conduites LS du distributeur 4 La sortie de la soupape de non- retour est raccordée à la chaîne de signalisation LS alors que la sortie LS du côté B est reliée par une soupape de non-retour 63 avec la conduite 51 et qu'une soupape de non-retour 64 est incorporée entre la conduite 51 et sa position de liaison d'origine avec la chaîne de signalisation LS Quand la pression de charge est à son niveau le plus élevé sur le côté B du distributeur 4, comme cela est le cas quand la tige de piston 18 doit être enfoncée dans le vérin 2, cette situation a pour effet que la soupape limitatrice de pression 40 élimine la fermeture du réservoir par l'intermédiaire de la conduite 51 et de la soupape de commande 50. Cet inconvénient peut être également évité de la façon montrée à la figure 3 Dans ce cas, la soupape de commande 50 est commutée de façon à être toujours ouverte quand la pression dans la conduite de pompe 6 dépasse la valeur de déclenchement, l'entrée de commande 70 opposée au ressort de réglage 72 étant raccordée à la conduite de pompe 6 La soupape de commande 50 active donc la soupape limitatrice de pression 40 quand la pression de pompe est suffisamment élevée, et la fermeture du réservoir est éliminée quel que soit l'endroit dans le bloc de soupapes o la pression élevée est nécessaire, c'est-à-dire quelle que soit la soupape qui est activée. Pour renforcer cet effet quand le transfert de l'huile doit avoir lieu entre les chambres 15 et 16, une soupape de non-retour 60 à double effet est également montée dans ce mode de réalisation entre les deux sorties LS 61, 62 du distributeur 4 La sortie de la soupape de non-retour 60 est raccordée à la chaîne de signalisation LS comme à la figure 2 alors que dans ce cas le signal LS du côté A de la sortie 62 de la soupape de commande 50 est amené par une conduite 71 La conduite 71 est reliée au logement du ressort de la soupape de commande 50, ce qui fait que la pression LS sur le côté A 62 du distributeur 4 bloque l'activation de la soupape limitatrice de pression 40 La fermeture du réservoir ne peut donc pas être éliminée quand l'huile provenant de la chambre 15 doit être transférée dans la chambre 16, ceci étant précisément ce qui est désiré. Une variante au schéma montré à la figure 3 est montrée à la figure 4 Dans ce cas, l'entrée de commande 70 de la soupape de commande 50 n'est pas raccordée à la conduite de pompe 6 mais par une conduite 73 au côté de la chaîne de signalisation LS ( 8, 9) situé du côté de la pompe Pour le reste, les schémas de la figure 3 et de la figure 4 sont identiques L'avantage dans ce cas est que le ressort de réglage 72 de la soupape de commande 50 peut être plus mou que celui de la figure 3 car la pression dans la chaîne de conduites LS est plus faible que la pression de pompe De ce fait, cette solution a pour inconvénient qu'une certaine fuite additionnelle peut être introduite dans le réseau de conduites LS. REVENDICATIONS 1 Circuit hydraulique comprenant au moins un premier vérin et un second vérin à double effet comportant chacun une première chambre de travail et une seconde chambre de travail, ainsi qu'un distributeur pour chaque vérin, qui peut envoyer dans une première position active de la première chambre de travail du vérin un fluide sous pression, et évacuer le fluide sous pression de la seconde chambre de travail du vérin, et envoyer le fluide sous pression dans une seconde position active de la seconde chambre de travail du vérin et évacuer le fluide sous pression de la première chambre de travail du vérin, le courant de fluide sous pression dirigé vers le second vérin étant envoyé à son distributeur par l'intermédiaire d'une soupape de non-retour, et le circuit comprenant des moyens pour transférer le fluide sous pression de la première chambre de travail du premier vérin vers la première chambre de travail du second vérin pour déplacer le second vérin simultanément au mouvement du premier vérin provoqué par le transfert du fluide sous pression, caractérisé en ce que les distributeurs ( 3, 4) sont montés en parallèle dans une conduite de pompe, la première chambre de travail ( 16) du second vérin ( 2) est reliée par une soupape de non-retour ( 19) à une section de conduite ( 43) dans laquelle le distributeur ( 3) du premier vérin ( 1) peut évacuer le fluide sous pression de la première chambre de travail ( 15) du premier vérin ( 1), et une soupape limitatrice de pression ( 40) est montée entre cette section de conduite ( 43) et un réservoir ( 11), qui ménage un passage vers le réservoir ( 11) quand la pression dans la section de conduite ( 43) est supérieure à la pression qui active la soupape limitatrice de pression ( 40). 2 Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que la soupape limitatrice de pression ( 40) est commandable et en ce qu'elle est raccordée à un circuit de commande ( 50, 51) pour ouvrir le passage vers le réservoir. 3 Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de commande comprend une soupape de commande ( 50) qui est commutée de manière à ouvrir la soupape limitatrice de pression ( 40) quand une pression de déclenchement est appliquée à la soupape de il commande ( 50), pression qui est supérieure d'une valeur prédéterminée à la pression qui active la soupape limitatrice de pression ( 40), et en ce que la pression de déclenchement est appliquée à la soupape de commande ( 50) par une conduite de détection de charge ( 51) qui signale une pression de charge présente en un autre endroit du circuit. 4 Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de commande comprend une soupape de commande ( 50) qui est commutée pour ouvrir la soupape limitatrice de pression ( 40) quand la pression dans la conduite de pompe ( 6) dépasse d'une valeur prédéterminée la pression qui active la soupape limitatrice de pression ( 40). Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que la soupape de commande est commutée pour recevoir une pression de fermeture à partir d'une conduite de détection de charge ( 71), qui signale une pression de charge présente en un autre endroit du circuit, le circuit étant constitué de manière que la pression de fermeture empêche l'ouverture de la soupape limitatrice de pression ( 40). 6 Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que la conduite de détection de charge ( 71) est reliée à la première chambre de travail ( 16) du second vérin ( 2). 7 Circuit selon la revendication 3, comprenant un circuit partiel de détection de charge qui transmet la pression de charge la plus élevée à un raccordement de détection de charge de pompe pour la régulation de la pression d'une pompe, caractérisé en ce que la soupape de commande ( 50) est commutée pour ouvrir la soupape limitatrice de pression ( 40) quand la pression dans le raccordement de détection de charge de pompe ( 73) dépasse d'une valeur prédéterminée la pression qui active la soupape limitatrice de pression. 8 Circuit selon la revendication 7, caractérisé en ce que la soupape de commande est commutée pour recevoir une pression de fermeture d'une autre conduite de détection de charge ( 71), qui n'est pas le raccordement avec la pompe, et qui signale une pression de charge en un autre endroit du circuit, le circuit étant constitué de manière que la pression de fermeture empêche l'ouverture de la soupape limitatrice de pression ( 40). 9 Circuit selon la revendication 8, caractérisé en ce que la seconde conduite de détection de charge est reliée à la première chambre de travail ( 16) du second vérin ( 2). 10 Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section de conduite est reliée à la soupape imitatrice de pression par l'intermédiaire d'un obturateur. 11 Circuit selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il est prévu entre l'obturateur et la soupape limitatrice de pression une conduite de branchement qui est reliée par une soupape de non-retour à la seconde chambre de travail du premier vérin.