Brevet FR2688831A1 — publié le 19930924

Dispositif de commande hydraulique. L'invention concerne un dispositif de commande hydraulique pour un vérin à simple effet, lequel dispositif de commande comporte une pompe à cylindrée constante qui délivre de manière continue un débit constant, une valve (distributeur), un réservoir, un utilisateur, une conduite de refoulement de pompe qui relie la pompe au distributeur, une conduite d'utilisateur qui relie le distributeur à l'utilisateur et une conduite de retour au réservoir qui relie le distributeur au réservoir. L'objet de la présente invention est de proposer un dispositif de commande hydraulique qui, dans une large mesure, travaille avec de faibles pertes et qui de ce fait est plus particulièrement adaptée aux applications dans lesquelles des périodes de travail de courte durée alternent avec des périodes de fonctionnement à vide de longue durée. Le problème est résolu au moyen d'un dispositif dans lequel la conduite de refoulement de pompe est reliée au réservoir par l'intermédiaire d'une conduite de dérivation avec une soupape de dérivation, la soupape de dérivation comporte un piston qui, par son déplacement, contrôle la conduite de dérivation dans le sens de l'ouverture ou de la fermeture, le piston est sollicité côté ouverture, dans le sens de l'ouverture, par la pression de la pompe et, côté opposé, c'est-à-dire côté fermeture, dans la direction de la fermeture, par un ressort (de force limitée) et pénètre par ce côté fermeture dans une chambre de commande, la chambre de commande est reliée par l'intermédiaire d'une conduite d'application de pression à la conduite de refoulement de pompe et par l'intermédiaire d'une conduite de décharge au réservoir, la conduite de décharge mène au réservoir en passant par la soupape, la conduite de décharge est connectée au réservoir par la valve, dans la position de commande dans laquelle la soupape ferme la conduite de refoulement de pompe (position de fermeture), ainsi que dans la position de "rentrée", la conduite de décharge est fermée par la valve, dans la position de commande dans laquelle la valve relie la conduite de refoulement de pompe à la conduite d'utilisateur (position de "sortie") Pendant la phase de fonctionnement à vide (phase de dérivation), c'est-à-dire lorsque la pompe fonctionne tandis que le vérin est à l'arrêt, des bords de commande spécifiques du distributeur à trois voies, maintiennent ouverte, parallèlement à la soupape de dérivation, une conduite qui relie la conduite de refoulement de pompe à la conduite de retour au réservoir, ce qui a pour effet de décharger la soupape de dérivation, cette conduite de décharge recevant une partie de l'huile hydraulique qui s'écoule normalement à travers la soupape et l'évacuant avec des pertes réduites vers le réservoir La réduction de la pression de refoulement à l'aide de la conduite de décharge permet de réduire la charge au niveau de la pompe. Par ailleurs, la pression d'uile nécessaire pour déployer le vérin télescopique lorsque le distributeur à trois voies se trouve dans la position de "sortie" est obtenue par le fait que les bords de commande spécifiques associés à la conduite de décharge maintiennent fermée la soupape de dérivation La conduite étant munie d'une dérivation qui mène à la conduite de retour au réservoir et qui, en temps normal, est maintenue fermée par la soupape de limitation de pression, de l'huile peut être refoulée dans la conduite de retour au réservoir en cas d'anomalie de fonctionnement, par exemple en cas de surcharge; le dispositif peut ainsi être protégé contre des avaries dues à la pression. Une dérivation supplémentaire qui englobe la soupape de dérivation permet d'amener la pression d'huile qui est appliquée à l'entrée de la soupape du côté du piston sollicité par ressort pour équilibrer la pression qui agit à l'entrée de la soupape de telle sorte que la soupape de dérivation reste fermée pendant l'alimentation du cylindre en huile sous pression Cette action peut être améliorée grâce à un dimensionnement adapté de la surface frontale du piston obturateur et en utilisant des étranglements Cette soupape peut être utilisée de manière avantageuse pour actionner une plateforme de chargement basculante ou analogue d'un camion. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le distributeur comporte un boîtier dans lequel un piston coulisse dans un alésage Le piston est pourvu de bords de commande spécifiques qui coopèrent avec l'alésage et qui, en fonction de la position du piston dans l'alésage relient entre-elles, suivant des schémas déterminés, des conduites qui débouchent dans ledit alésage ou interrompent les liaisons Un élément particulièrement important est que les bords de commande sont agencés de manière telle, que la dérivation qui contourne la soupape de dérivation soit fermée avant que la communication entre la conduite de refoulement de pompe et la conduite d'utilisateur soit réalisée Par ailleurs, les bords de commande sont mutuellement adaptés de manière telle qu'il y ait une liaison directe entre la conduite d'utilisateur et la conduite de retour au réservoir, en contournant la soupape de dérivation et la conduite menant de la conduite de refoulement de pompe à la conduite de retour au réservoir. De préférence, la soupape de dérivation est sollicitée par ressort d'un côté et est connectée de ce côté à une soupape de limitation de pression à action directe, tandis qu'une conduite de commande comportant un étranglement peut relier la conduite de refoulement de pompe mène au côté ressort de la soupape de dérivation Lorsque la pression dépasse la valeur de réglage de la soupape de limitation, la soupape de dérivation agit en tant que soupape de limitation de pression. Les dessins représentent un exemple de réalisation de l'invention qui est décrit ci-après dans le détail Ceux-ci représentent: figure 1, le schéma de branchement du dispositif selon l'invention, figure 2, une coupe longitudinale d'un distributeur à trois voies pouvant être utilisé dans un dispositif de commande selon l'invention. Le schéma de branchement selon la figure 1 représente le dispositif de commande 10 hydraulique Celui-ci sert à lever la plateforme de chargement 12 d'un camion A cet effet, la plateforme de chargement 12 est fixée avec possibilité de pivotement au moyen d'une articulation 14 sur la carrosserie 16 du camion qui, pour le reste n'est pas représentée Un ensemble piston-cylindre 18 permet de lever la plateforme de chargement Le cylindre 18 dudit ensemble est relié à la carrosserie 16 par l'intermédiaire d'une articulation 20 Le piston ou la tige de piston est fixé sur la plateforme de chargement par l'intermédiaire d'une articulation 22 Le piston est ici du type télescopique, plusieurs pistons étant montés l'un dans l'autre de manière télescopique. Une conduite d'utilisateur V relie le cylindre à un distributeur 24. Il s'agit d'un distributeur 3/3 qui comporte trois raccords et trois positions de commande Le piston de commande qui est représenté de manière schématique à la figure 2 peut être amené dans différentes positions de commande au moyen d'un dispositif d'actionnement et d'entraînement 26, un réglage progressif étant possible Le dispositif d'entraînement 26 est représenté ici sous la forme d'un ensemble piston- cylindre commandé par fluide sous pression, dont le piston est monté entre deux ressorts 28 et 30 et peut être sollicité sur ses deux faces par une pression réglable, par l'intermédiaire de conduites de commande adaptées et peut se déplacer dans des directions opposées. La course de déplacement est transmise au piston par l'intermédiaire d'une tige de piston 32 Le distributeur 24 est relié d'une part à une pompe 34 par l'intermédiaire d'une conduite de refoulement de pompe P et d'autre part à un réservoir 36 par l'intermédiaire d'une conduite de retour T Un autre raccord du distributeur 24 est connecté à une conduite de décharge 38 qui sera décrite plus loin. La conduite de refoulement de pompe P est reliée au réservoir 36 par l'intermédiaire d'une conduite de dérivation comportant une soupape de dérivation 40 La conduite de dérivation est constituée par une conduite 42 qui relie l'entrée 44 de la soupape de dérivation 40 à la conduite de refoulement P et par une autre conduite 46 qui relie la sortie 48 de la soupape de dérivation 40 au réservoir 36 La soupape de dérivation 40 comporte un piston 50 qui fait saillie dans une chambre et se déplace à l'encontre d'un ressort 52 relativement faible. La face frontale du piston 50 éloignée du ressort 52 est sollicitée par la pression de la pompe par l'intermédiaire du tronçon de conduite 56 de la conduite de dérivation 58 et sa face frontale est appliquée par un ressort 52 contre un siège situé au niveau de l'entrée 44 Les deux branches de la conduite de dérivation sont connectées entre elles lorsque la face frontale se soulève du siège La surface du piston 50 sollicitée par le ressort 52 est située à l'intérieur du chambre de commande 54 Cette chambre de commande 54 est reliée à la conduite de retour au réservoir du distributeur 24 par l'intermédiaire de la conduite de décharge 38 déjà mentionnée Un étranglement 56 est prévu à la sortie de la chambre de commande 54 La chambre de commande 54 est en outre reliée à la conduite de refoulement P par l'intermédiaire d'une conduite de commande 58 Dans l'exemple représenté, la conduite de commande 58 part de la branche 42 de la conduite de dérivation et est reliée à la conduite de décharge 38 sortant de la chambre de commande 54 Cette liaison est située en aval de l'étranglement 56 -vu à partir de la chambre de commande 54 Un étranglement 60 est encore disposé dans la conduite d'application de pression 58. Il est en outre prévu une soupape de limitation de pression 62 au moyen de laquelle la chambre de commande 54 peut être reliée au réservoir 36 La conduite de décharge 38 est reliée au réservoir 36 par l'intermédiaire de conduites de limitation de pression 64 et 66. Dans le cas représenté, la soupape de limitation de pression 62 et la conduite de limitation de pression 64 sont reliées à la conduite de décharge 38 en un point qui, vu à partir de la chambre de commande 54, est situé après l'étranglement 56 et après le raccordement à la conduite d'application de pression 58. La figure 2 montre plus particulièrement l'agencement du distributeur 24 Le piston de commande 70 dudit distributeur est agencé de manière à pouvoir commander la conduite de refoulement de pompe P la conduite d'utilisateur V, la conduite de retour au réservoir T et la conduite de décharge 38 Le piston de commande 70 comporte trois cordons annulaires actifs 72, 74 et 76 Ceux-ci sont disposés les uns par rapport aux autres de manière telle que le cordon 74 ferme la conduite d'utilisateur V lorsque le piston de commande se trouve position intermédiaire, appelée position de coupure Ainsi, la conduite de refoulement de pompe P qui est située d'un côté de la conduite d'utilisateur V et la conduite de retour au réservoir T qui est située de l'autre côté de la conduite d'utilisateur sont fermées Le cordon 76 sert à l'équilibrage de la pression, la chambre du distributeur située sur sa face arrière étant reliée au réservoir 36 à des fins de relâchement de la pression, mais n'ayant aucune fonction particulière. Le cordon 72 situé de l'autre côté du cordon 74 commande la conduite de décharge 38 par sa face frontale éloignée du cordon 74 A cet effet, la chambre vers laquelle est tournée cette face frontale est reliée à la conduite de décharge 38 d'une part et à la conduite de retour au réservoir T d'autre part Lorsqu'on déplace le piston de commande 70 vers la gauche à partir de sa position de coupure, celui- ci ferme progressivement le raccord de la conduite de décharge 38 par sa face frontale mentionnée précédemment qui agit ici comme bord de commande Simultanément, le cordon 74 libère la conduite d'uti- lisateur V qui ainsi est mise en communication avec la conduite de refoulement de pompe P La liaison entre la conduite d'utilisateur V et la conduite de retour au réservoir T est maintenue fermée par le cordon 74 Cette position est appelée position de "sortie" dans la présente demande. Lorsque par contre on déplace le piston de commande 70 vers la droite à partir de la position de coupure c'est-à-dire en direction de la conduite de refoulement de pompe P la liaison entre la conduite de refoulement de pompe P et la conduite d'utilisateur V reste coupée par le cordon 74 Le cordon 74 libère cependant progressivement l'ouverture de la conduite d'utilisateur V de sorte qu'une communication avec la conduite de retour au réservoir T s'établit La conduite de décharge 58 reste ouverte au cours de ce déplacement de sorte que celle- ci est toujours en communication avec la conduite de retour au réservoir T et assure une circulation sans pression- Le dispositif décrit fonctionne de la manière suivante: A Levage de la plateforme de chargement 18: On amène le piston de commande 70 dans la position de "sortie" en déplaçant celui-ci vers la gauche sur la figure 2 - Cette position de "sortie" est repérée 78 sur le schéma de la figure 1 Ce faisant, la pompe 34 est mise en communication avec l'ensemble cylindre-piston 18 par l'intermédiaire de la conduite de refoulement de pompe P et de la conduite d'utilisateur V La conduite de décharge 38 est tout d'abord fermée, de sorte que la soupape 40 passe de sa fonction de dérivation à une fonction de limitation de pression La pression de refoulement est également appliquée sur la face arrière de la soupape de dérivation 40 dans la chambre de commande 54, par l'intermédiaire de la conduite d'application de pression 58 Le piston 50 est sollicité par la pression de refoulement de la pompe et par le ressort 52 côté ressort La face frontale opposée est sollicitée par la seule pression de refoulement de la pompe Le bilan des forces appliquées sur le piston est donc tel, que le piston, dans le schéma selon la figure 1, est repoussé vers la gauche sur son siège et ferme la branche 42 de la conduite de dérivation Une pression de refoulement qui est fonction de la charge peut ainsi s'établir dans la conduite de refoulement P et dans la conduite d'utilisateur V ainsi que dans le vérin 18. Afin d'éviter une surcharge, il est prévu une soupape de limitation 62 qui relie la conduite de refoulement de pompe P au réservoir 36 par l'intermédiaire de la conduite d'application de pression 58 et des conduites de limitation de pression 64 et 66 lorsqu'une pression trop élevée apparaît C'est le cas par exemple lorsque la plateforme de chargement 12 est complètement levée et que le piston ou la plateforme de chargement atteint une butée qui arrête le mouvement de pivotement La soupape 64 s'ouvre alors et la chute de pression qui s'ensuit au niveau de l'étranglement 56 provoque l'ouverture de la soupape 40, de sorte que celle-ci fonctionne alors comme soupape de limitation de pression et que l'huile refoulée par la pompe est évacuée vers le réservoir 36. A cet instant, il est avantageux de commuter le distributeur 24 étant donné que l'évacuation de l'huile par l'intermédiaire de la soupape de limitation de pression réglée à une pression élevée est liée à une perte d'énergie de 100 % C'est pourquoi on amène le distributeur 24 dans la position de coupure 80 aussi longtemps que la plateforme de chargement 18 doit rester levée Dans cette position de coupure 80, toutes les conduites, c'est à dire la conduite de refoulement de pompe P la conduite d'utilisateur V et la conduite de retour au réservoir T sont fermées les unes par rapport aux autres. Seule la conduite de décharge 38 est reliée à la conduite de retour au réservoir T De cette manière, on réduit la pression présente dans la chambre de commande 54 Seul le ressort 52 et, sur l'autre face, la pression de refoulement de la pompe continuent à agir sur le piston 50. La conduite de refoulement P du distributeur 24 étant fermée, il s'établit une pression de refoulement si élevée que la force du ressort est vaincue et que le piston 50 se déplace vers la droite sur la figure 1 - Celle ci a pour effet que la branche 42 de la conduite de dérivation est mise en communication avec la branche 46 L'huile refoulée par la pompe peut s'écouler avec de faibles pertes dans le réservoir 36 par l'intermédiaire de la conduite de dérivation Il s'établit une pression qui, multipliée par la surface sollicitée du piston, équilibre la force du ressort 52 La force du ressort 52 devrait être aussi faible que possible, étant donné que la perte en énergie de la pompe est proportionnelle à la force du ressort. B Position de "rentrée": Pour abaisser la plateforme de chargement 12 on relie la conduite d'utilisateur V au côté réservoir La plateforme de chargement 12 revient dans sa position horizontale représentée en pointillé sous l'action de son propre poids Afin de relâcher la pression dans la conduite d'utilisateur V, celle-ci est reliée au réservoir 36 lorsque le distributeur 24 est en position "de rentrée" La position de "rentrée" est repérée 82 sur la figure 1 Comme indiqué précédemment, le piston du distributeur 24 est agencé de manière telle que, dans la position de "rentrée" 82, la conduite de décharge 38 reste également reliée au réservoir 36, tandis que la conduite de refoulement est fermée Ceci permet une circulation avec de faibles pertes de l'huile refoulée par la pompe 34- La charge au niveau de la soupape de dérivation 40 correspond donc à la charge en position de coupure 78 du distributeur 24 En ce qui concerne le fonctionnement de la soupape de dérivation 40 en position de "rentrée", on pourra se reporter à la description du fonctionnement concernant la position de coupure 78. REVENDICATIONS 1 Dispositif de commande hydraulique comportant une pompe ( 34) à cylindrée constante qui délivre de manière continue un débit constant, une valve (distributeur) ( 24), un réservoir ( 36), un utilisateur ( 18), une conduite de refoulement de pompe ( 8) qui relie la pompe ( 34) au distributeur, une conduite d'utilisateur (V) qui relie le distributeur à l'utilisateur, une conduite de retour au réservoir qui relie le distributeur au réservoir, caractérisé par le fait que: la conduite de refoulement de pompe (P) est reliée au réservoir ( 36) par l'intermédiaire d'une conduite de dérivation ( 42) comportant une soupape de dérivation ( 40), la soupape de dérivation ( 40) comporte un piston ( 50) qui, par son déplacement, contrôle la conduite de dérivation ( 42) dans le sens de l'ouverture ou de la fermeture, le piston ( 50) est sollicité côté ouverture, dans le sens de l'ouverture, par la pression de la pompe ( 34) et, côté opposé, c'est-à-dire côté fermeture, dans le sens de la fermeture, par un ressort ( 52) (de force limitée) et pénètre par ce côté fermeture dans une chambre de commande ( 54), la chambre de commande ( 54) est reliée par l'intermédiaire d'une conduite d'application de pression ( 58) à la conduite de refoulement de pompe (P) et par l'intermédiaire d'une conduite de décharge ( 38) au réservoir ( 36), la conduite de décharge ( 38) mène au réservoir en passant par le distributeur ( 24), la conduite de décharge ( 38) est connectée au réservoir par le distributeur ( 24), dans la position de commande dans laquelle le distributeur ( 24) ferme la conduite de refoulement de pompe (position de fermeture), ainsi que dans la position de "rentrée", la conduite de décharge ( 38) est fermée par le distributeur ( 24), dans il la position de commande dans laquelle le distributeur ( 24) relie la conduite de refoulement de pompe (P) à la conduite d'utilisateur (V) (position de "sortie"). 2 Dispositif de commande hydraulique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la chambre de commande ( 54) est connectée au réservoir ( 36) par l'intermédiaire d'une soupape de limitation de pression ( 62). 3 Dispositif de commande hydraulique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la chambre de commande ( 54) est connectée à la conduite de décharge ( 38) par l'intermédiaire d'un étranglement ( 56) 4 Dispositif de commande hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que la chambre de commande ( 54) est connectée à la conduite d'application de pression ( 42) par l'intermédiaire d'un étranglement ( 60).