Brevet FR2719646A1 — publié le 19951110

VANNE DE CHARGE D'ACCUMULATEUR La présente invention concerne de façon générale un système hydraulique central fermé comportant un accumulateur et plus particulièrement une vanne de charge d'accumulateur inté- grée au système. 5 De nombreux systèmes hydrauliques tels que des sys- tèmes de direction et de freinage comrnportent des accumulateurs qui y sont incorporés pour fournir une source de fluide sous pression pour assister la pompe quand la pompe est incapable de fournir le volume souhaité de fluide pour l'actionnement du10 système. De tels systèmes comprennent de façon courante une vanne de charge d'accumulateur (quelquefois appelée vanne de déchargement) pour maintenir le niveau de pression du fluide à l'intérieur d'une plage prédéterminée dans des conditions de fonctionnement normales. Des vannes de charge d'accumulateur15 augmentent typiquement le débit de la pompe vers le système quand le niveau de pression chute en dessous d'un niveau de pression de coupure basse prédéterminé et réduisent le débit de la pompe vers le système quand le niveau de pression atteint un niveau de pression de coupure haute prédéterminé.20 Les vannes de charge d'accumulateur commercialement disponibles ont typiquement une surface différente pour la régu- lation des niveaux de pression de coupure basse et de coupure haute. Ces vannes de charge d'accumulateur utilisent une régu- lation de débit de type à champignon dans laquelle une vanne à champignon de forme conique entre en contact avec un siège de 5 vanne. Les contraintes structurelles de certains systèmes hydrauliques nécessitent un rapport de surface de 90 % de sorte que la surface différentielle est très faible. L'un des problèmes que l'on rencontre est que les surfaces de contact sont soumises à de fortes contraintes qui entraînent une déformation10 de la zone de contact. Puisque la surface différentielle est très faible, une telle déformation modifie suffisamment le rapport des surfaces pour changer les niveaux de pression de coupure basse et/ou haute. Un autre type de vanne de charge d'accumulateur est décrit dans le brevet US-A-3 570 519. Cette vanne de charge d'accumulateur est spécifiquement décrite comme étant intégrée dans une vanne commune avec une vanne de commande de débit et de délestage. Et il apparaît une limitation à un circuit à centre ouvert ou à une pompe à déplacement fixe.20 Ainsi, il serait souhaitable de disposer d'une vanne de charge d'accumulateur qui n'utilise pas de régulation de débit de type à champignon, éliminant ainsi la surface de contact à forte contrainte, qui soit très stable au niveau des réglages de coupure basse et de coupure haute, et qui puisse être réglée indépendamment pour un niveau de pression de coupure basse et de coupure haute. Une autre caractéristique souhaitable est que la vanne de charge d'accumulateur puisse fonctionner avec une pompe à déplacement variable de sorte que la pompe passe à un réglage de déplacement minimal quand le réglage de pression de coupure haute est atteint et augmente le déplacement quand le réglage de pression de coupure basse est atteint. Selon un aspect de la présente invention, une vanne de charge d'accumulateur comprend un corps comportant un accès d'entrée, un orifice disposé dans l'accès d'entrée, un accès de sortie, un passage intermédiaire, et un orifice faisant commu- niquer le passage intermédiaire et 1' accès de sortie. Un premier coulisseau de vanne disposé à coulissement dans le corps a une première position qui établit une communication entre le passage intermédiaire et l'accès de sortie et une seconde position qui bloque la communication entre le passage intermédiaire et l'accès de sortie. Un second coulisseau de vanne disposé à coulissement dans le corps a une première position qui bloque la communication entre 1 'accès d'entrée et le passage intermédiaire10 et une seconde position qui établit une communication entre l'accès d'entrée et le passage intermédiaire. Un premier dispo- sitif à ressort sollicite élastiquement le premier coulisseau vers la première position et a une précharge prédéterminée quand le premier coulisseau de vanne est à la première position. Un second dispositif à ressort sollicite élastiquement le second coulisseau de vanne vers sa première position et a une précharge prédéterminée quand le second coulisseau de vanne est à la première position. Un premier moyen de piston déplace le premier coulisseau de vanne vers sa seconde position quand la pression de fluide dans un accès de commande atteint un premier niveau prédéterminé. Un second moyen de piston déplace le second coulisseau de vanne vers sa seconde position quand la pression de fluide dans l'accès de commande atteint un second niveau prédéterminé supérieur au premier niveau prédéterminé. Une chambre d'actionnement définie à une extrémité du second coulis- seau de vanne est en communication continue avec le passage intermédiaire. La figure unique est une représentation schématique et sous forme de circuit d'un mode de réalisation de la présente invention. Comme le représente la figure, une vanne de charge d'accumulateur 10 est incorporée dans un système hydraulique à centre fermé 11. Le système hydraulique comprend une pompe hydraulique à déplacement variable 12 munie d'un contrôleur de déplacement sensible à la pression 13 pour régler le déplacement de la pompe entre un déplacement minimal, une position de repos à basse pression et une position de déplacement à haute pres- sion. Une conduite d'alimentation 14 relie la pompe hydraulique 12 à un circuit de distribution 16 par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 17. Un accumulateur 18 est relié à la conduite d'alimentation 14 entre le clapet anti-retour et le système de distribution. La vanne de charge d'accumulateur comprend un corps cnomposite 19 muni d'un accès d'entrée 21 relié à la conduite d'alimentation 14, d'un orifice 22 disposé dans l'accès d'entrée 21, d'un accès de sortie 23, d'un passage intermédiaire 24, d'un orifice 26 reliant le passage intermédiaire 24 à l'accès de sortie 23, et d'un accès de commande 27 relié à la conduite d'alimentation 14 en aval du clapet anti-retour par l'intermé- diaire d'une ligne de commande 28. Un coulisseau de vanne 29 est monté à coulissement dans un alésage 31 du corps de vanne et a une première position qui établit une communication entre le passage intermédiaire 24 et l'accès de sortie 23 et une seconde position qui bloque la communication entre le passage intermé- diaire et 1 'accès de sortie. Un autre coulisseau de vanne 32 est monté à coulissement dans un alésage 33 dans le corps de vanne et a une première position qui bloque la communication entre le passage d'entrée 21 et le passage intermédiaire 24 et une seconde position qui établit une communication entre 1' accès d'entrée et le passage intermédiaire. Une chambre d'actionnement 34 est définie à une extrémité du coulisseau de vanne 32 et est en communication continue avec le passage intermédiaire 24. Un dispositif à ressort 36 sollicite élastiquement le coulisseau de vanne 29 vers sa première position et est soumis à une précharge prédéterminée quand le coulisseau de vanne 29 est à sa première position. Le dispositif à ressort 36 est disposé dans une chambre de ressort 37 formée dans le corps et concen- trique à l'alésage 31. Le dispositif à ressort 36 cnomprend une paire de ressorts hélicoidaux à compression 38, 39 et une ou plusieurs cales de réglage 41 disposées entre les ressorts et un flasque 42 relié au coulisseau de vanne 29. Le flasque 42 bute contre le corps et définit la première position du coulisseau de 5 vanne 29. De façon similaire, un autre dispositif à ressort 43 sollicite élastiquement le coulisseau de vanne 32 vers sa première position et est soumis à une précharge prédéterminée quand le coulisseau de vanne est à la seconde position. Le10 dispositif à ressort 43 est disposé dans une chambre de ressort 44 dans le corps concentrique à l'alésage 33 et comporte une paire de ressorts hélicoidaux à compression concentriques 46, 47, une ou plusieurs cales 48 étant disposées entre les ressorts 46, 47 et un flasque 49 relié au coulisseau 32. Dans ce mode de réalisation, les flasques 32, 49 sont formés d'une seule pièce avec les coulisseaux de vanne respectifs 29, 32. Un moyen de piston 51 est prévu pour déplacer le coulisseau de vanne 29 vers sa seconde position quand la pres- sion de fluide dans l'accès de commande 27 atteint un premier niveau prédéterminé appelé ci-après niveau de pression de cou- pure basse. De façon similaire, un autre moyen de piston 52 est prévu pour déplacer le coulisseau de vanne 32 vers sa seconde position quand la pression de fluide dans 1 'accès de commande 27 atteint un second niveau prédéterminé supérieur au premier niveau préterminé. Le second niveau prédéterminé est ci-après appelé niveau de pression de coupure haute. Le moyen de piston 51 comprend un piston 53 disposé à coulissement dans un alésage 54 pour buter contre le coulisseau de vanne 29. Le moyen de piston 52 comprend de façon similaire un piston 56 disposé à coulissement contre un alésage 57 du corps pour buter contre le coulisseau de vanne 32. Dans ce mode de réalisation, les diamè- tres des pistons 53, 56 sont égaux et la précharge du dispositif à ressort 43 est supérieure à la précharge du dispositif à ressort 36. Un orifice d'amortissement 58 fait communiquer la chambre de ressort 44 avec l'accès de sortie 23. Un accès de signal 59 fait communiquer l'accès de sortie 21 en aval de l'orifice 22 avec le contrôleur de déplacement 13 par l'inter- 5 médiaire d'une ligne de signal 61. En cours d'utilisation, le niveau de pression de coupure basse est déterminé par le dispositif à ressort 36 tandis que le niveau de pression de coupure haute est déterminé par le dispositif à ressort 43. Les coulisseaux de vanne 29, 32 sont représentés dans la position qu'ils occuperaient quand le système hydraulique 11 est en coupure basse. A la suite d'un démarrage du système, 1 'accès d'entrée 21 est bloqué par rapport au passage intermédiaire 24 de sorte que du fluide en provenance de la conduite d'alimentation 14 passe par l'orifice 22 vers le contrôleur de déplacement 13. Le circuit de distribution 16 étant à une position neutre de blocage d'écoulement, la pression de fluide est immédiatement produite dans la conduite d'alimen- tation et est transmise au contrôleur de déplacement pour amener la pompe à se déplacer vers le haut vers sa position de déplace- ment haute pression pour remplir 1' accumulateur 18. La pression de fluide dans la conduite d'alimentation est également trans- mise à l'accès de commande 27 o elle agit sur les pistons 53 et 56. Quand la pression de fluide dans la conduite d'alimentation atteint le niveau de pression de coupure basse, par exemple 20 000 kPa, la force exercée par le piston 53 est suffisante pour déplacer le coulisseau de vanne 29 vers la droite vers sa seconde position, bloquant le passage intermédiaire 24 par rapport à l'accès de sortie 23. Le coulisseau 32 étant dans sa première position, il n'y a pas d'effet immédiat sur le sys- tème. Toutefois, quand la pression dans la conduite d'alimenta- tion atteint le niveau de pression de coupure haute, par exemple 21 500 kPa, le coulisseau de vanne 32 est déplacé vers la droite vers sa seconde position pour établir un trajet d'écoulement de la conduite d'alimentation 14 vers l'accès de sortie 23. Le mouvement vers la droite du coulisseau de vanne 32 est amorti par restriction de l'écoulement de fluide sortant de la chambre 44 par l'orifice 58. Le fluide circulant par les orifices 22 et 26 produit une chute de pression de sorte que la pression de fluide au niveau de l'accès d'entrée 21 en aval de l'orifice 22 et dans le passage intermédiaire 24 en amont de l'orifice 26 est sensiblement au même niveau de pression réduite. La pression réduite est transmise au contrôleur de déplacement 13 amenant la pompe 12 à se déplacer vers le bas vers sa position de dépla- cement minimal. La pression réduite est également transmise à la chambre d'actionnement 34 o elle agit sur le coulisseau de vanne 32 pour le maintenir à sa seconde position quand la pres- sion de fluide dans la conduite d'alimentation 14 en amont du clapet anti-retour 17 chute au niveau bas de pression de repos de la pompe 12. On supposera maintenant que le circuit de distribution 16 est actionné de sorte que la pression de fluide dans la conduite d'alimentation 14 en aval du clapet anti-retour 17 commence à chuter. Initialement, les deux coulisseaux de vanne resteront dans leurs secondes positions jusqu'à ce que la pres- sion de fluide dans l'accès de commande 27 atteigne le niveau de pression de coupure basse. Quand ceci arrive, le dispositif à ressort 36 déplace le coulisseau de vanne 29 vers la gauche vers sa première position d'actionnement pour faire communiquer à nouveau le passage intermédiaire 24 directement avec l'accès de sortie 23, d'o il résulte que l'on réduit considérablement le niveau de pression dans le passage intermédiaire 24, l'accès d'entrée 21 en aval de l'orifice 22 et l'accès de signal 59. Le dispositif à ressort 43 déplace immédiatement le coulisseau de vanne 32 vers la gauche vers sa première position, bloquant l'accès d'entrée 21 par rapport au passage intermédiaire 24 de sorte que la pompe 12 se déplace à nouveau vers le haut vers sa position de déplacement de pression haute pour satisfaire aux demandes de fluide par le circuit de distribution 16. Il sera clair que, une fois que la demande de fluide par le circuit de distribution 16 est satisfaite et que le niveau de pression de fluide atteint à nouveau le niveau de pression de coupure haute, le cycle se répètera. 5 Le niveau de pression de coupure basse peut être modi- fié sélectivement en augmentant ou en réduisant l'épaisseur totale des cales 41. De même, le niveau de pression de coupure haute peut être réglé en augmentant ou en diminuant l' épaisseur totale des cales 48. Ainsi, les réglages de pression de coupure basse et haute peuvent être ajustés individuellement pour compenser des tolérances de fabrication. Il ressort clairement de ce qui précède que la struc- ture selon la présente invention fournit une vanne de charge d'accumulateur améliorée qui élimine les surfaces de contact à forte contrainte que 1 'on trouve typiquement dans les vannes de charge d'accumulateur couramment existantes et qui assure une possibilité de réglage individuel des réglages de pression de coupure basse et haute. Ceci est réalisé en utilisant deux coulisseaux de vanne dont l'un est utilisé pour fixer les pres-20 sions de coupure basse commne cela est déterminé par la précharge d'un dispositif à ressort et l'autre pour régler la pression de coupure haute déterminée par la précharge d'un autre dispositif à ressort. En réglant la précharge des dispositifs à ressort, les niveaux de pression de coupure basse et haute peuvent être réglés avec une grande précision. D'autres aspects, objets et avantages de la présente invention ressortiront de l'étude des dessins, de la description et des revendications ci-après. REVEND ICAT IONS 1. Vanne de charge d'accumulateur comprenant: un corps (19) comportant un accès d'entrée (21), un orifice (22) disposé dans l'accès d'entrée, un accès de sortie (23), un passage intermédiaire (24), un orifice (26) faisant ccmmuniquer le passage intermédiaire et 1 'accès de sortie, et un accès de commande (27); un premier coulisseau de vanne (29) disposé à coulis- sement dans le corps et ayant une première position qui établit une communication entre le passage intermédiaire et l'accès de sortie et une seconde position qui bloque la communication entre le passage intermédiaire et 1 'accès de sortie; un second coulisseau de vanne (32) disposé à coulis- sement dans le corps ayant une première position qui bloque une communication entre l'accès d'entrée et le passage intermédiaire et une seconde position qui établit la communication entre l'accès d'entrée et le passage intermédiaire; un premier dispositif à ressort (36) qui sollicite élastiquement le premier coulisseau vers la première position et qui a une précharge prédéterminée quand le premier coulisseau de vanne est à la première position; un second dispositif à ressort (43) qui sollicite élastiquement le second coulisseau de vanne vers sa première position et qui a une précharge prédéterminée quand le second coulisseau de vanne est à la première position; un premier moyen de piston (51) pour déplacer le premier coulisseau de vanne vers sa seconde position quand la pression de fluide dans 1 'accès de commande atteint un premier niveau prédéterminé; un second moyen de piston (52) pour déplacer le second coulisseau de vanne vers sa seconde position quand la pression de fluide dans l'accès de commande atteint un second niveau prédéterminé supérieur au premier niveau prédéterminé; et une chambre d'actionnement (34) définie à une extré- mité du second coulisseau de vanne et en communication continue avec le passage intermédiaire. 2. Vanne de charge d'accumulateur selon la revendica- tion 1, dans laquelle chacun des premier et second coulisseaux de vanne comporte un flasque annulaire (42, 49) qui lui est relié et qui bute contre le corps pour la première position des coulisseaux de vanne. 3. Vanne de charge d'accumulateur selon la revendica- tion 2, dans laquelle les premier et second dispositifs à ressort (36, 43) sont disposés entre les flasques (42, 49) et le corps (19). 4. Vanne de charge d'accumulateur selon la revendica- tion 3, dans laquelle chacun des premier et second dispositifs à ressort comprend au moins un ressort et au moins une cale (41, 48) pour établir la précharge du ressort. 5. Vanne de charge d'accumulateur selon la revendica- tion 1, dans laquelle la précharge du second dispositif à ressort est supérieure à la précharge du premier dispositif à ressort, chacun des premier et second moyens de piston (51, 52) comprenant un piston (53, 56), les pistons ayant un même diamètre. 6. Vanne de charge d'accumulateur selon la revendica- tion 5, dans laquelle chacun des premier et second dispositifs à ressort comprend une chambre de ressort (37, 43) en communica- tion avec l'accès de sortie (23) et comportant un orifice (58) disposé entre la chambre de ressort du premier dispositif à ressort et l'accès de sortie. 7. Vanne de charge d'accumulateur selon la revendica- tion 6, en combinaison avec un système hydraulique à centre fer- mé comprenant une pompe à déplacement variable (12) munie d'un contrôleur de déplacement (13), une conduite d'alimentation (14) reliant la pompe à l'accès d'entrée (21) en amont de l'orifice (22) qui y est disposé, une ligne de signal (61) faisant commu- niquer le contrôleur de déplacement avec l'accès d'entrée en aval de l'orifice disposé dans l'accès d'entrée. il 8. Vanne de charge d'accumulateur selon la revendica- tion 7, dans laquelle le système hydraulique comprend un clapet antiretour (17) disposé dans la conduite d'alimentation, un accumulateur (18) connecté à la conduite d'alimentation en aval du clapet anti-retour, et une ligne de commaande (28) communi- quant avec la conduite d'alimentation en aval du clapet anti- retour vers les premier et second moyens de piston (51, 52).