Brevet FR2735537A1 — publié le 19961220

CIRCUIT HYDRAULIQUE A RECYCLAGE La présente invention concerne des circuits hydrauliques à recyclage et plus particulièrement un circuit hydraulique à recyclage sans réservoir, dans lequel l'élimination de l'air du fluide en circulation est nécessaire. Les circuits hydrauliques à recyclage traditionnels, tels que les circuits d'assistance à la direction pour véhicules automobiles, se composent d'un réservoir de fluide qui fournit du fluide, par l'intermédiaire d'un flexible d'alimentation basse pression, à une pompe. La pompe met le fluide sous pression et l'envoie à un actionneur, tel qu'une crémaillère de direction, par l'intermédiaire d'un ensemble de flexible à haute pression. Le fluide déplacé en provenance de l'actionneur revient dans le réservoir par l'intermédiaire d'une conduite de retour à basse pression. Le réservoir a différentes fonctions. Il constitue un moyen commode de charger le circuit de fluide neuf. Il prend en charge également l'excédent de fluide créé par des modifications thermiques et fournit un moyen permettant à tout air de se séparer du fluide alors qu'il se trouve dans le réservoir. L'utilisation d'un réservoir est cependant indésirable dans certaines circonstances, par exemple un réservoir occupe une place relativement importante et nécessite également l'utilisation d'une cuantité de fluide relativement élevée. Un réservoir ne peut normalement pas être rendu hermétiquement étanche. L'objectif général de la présente invention consiste à prévoir un circuit hydraulique à recyclage qui évite d'utiliser un réservoir classique. Selon un aspect de la présente invention, il est prévu un circuit hydraulique se composant d'une boucle d'écoulement de recyclage comportant une pompe hydraulique et un actionneur en communication de fluide par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation à haute pression et d'une conduite de retour à basse pression, le circuit se composant en outre d'un récipient à volume variable en communication de fluide avec la conduite de retour à basse pression, de manière à constituer un volume tampon pour compenser les augmentations ou les diminutions de volume du fluide hydraulique à l'intérieur du circuit. Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un circuit hydraulique se composant d'une boucle d'écoulement de recyclage comportant une pompe hydraulique et un actionneur en communication de fluide par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation à haute pression et d'une conduite de retour à basse pression, le circuit se composant en outre d'un séparateur d'air en communication de fluide avec la conduite de retour à basse pression, pour éliminer l'air présent dans le fluide hydraulique s'écoulant le long de ladite boucle à recyclage. Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un séparateur d'air pour un circuit hydraulique, le séparateur comprenant un corps creux comportant un orifice d'entrée par lequel le fluide hydraulique pénètre dans le corps et un orifice de sortie par lequel le fluide hydraulique sort du corps, des moyens de déviation de flux disposés à l'intérieur du corps pour dévier une partie du fluide s'écoulant entre lesdits orifices d'entrée et de sortie, les moyens de déviation définissant un trajet d'écoulement séparé, ce qui fait que ladite partie du fluide s'écoule vers une zone d'élimination d'air à l'intérieur du corps et puis rejoint le fluide s'écoulant entre lesdits orifices d'entrée et de sortie, le corps comportant en outre un orifice de communication de fluide communiquant avec ladite zone d'élimination d'air pour permettre à l'air qui s'est séparé du fluide hydraulique de sortir dudit corps. Différents aspects de la présente invention sont décrits ci-après en faisant référence aux dessins ci- joints, sur lesquels la Figure 1 est une représentation schématique d'un circuit hydraulique selon la présente invention; la Figure 2 est une représentation schématique en coupe en gros plan d'une partie du circuit, vue selon la ligne II-II sur la Figure 1; les Figures 3a, b & c sont des vues prises selon la ligne III-III sur la Figure 1 montrant en coupe différentes configurations prises par les récipients à volume variable; la Figure 4 est une représentation schématique en perspective d'un séparateur d'air selon la présente invention; la Figure 5 est une vue en coupe prise selon la ligne V-V sur les Figures 4 et 6; la Figure 6 est une vue en coupe prise selon la ligne VI-VI sur la figure 5. Si on se reporte pour commencer à la Figure 1, celle-ci montre un circuit hydraulique à recyclage 10 selon l'invention. Le circuit 10 comporte une pompe hydraulique 12, un actionneur 14, une conduite d'alimentation à haute pression 16 et une conduite de retour à basse pression 18. La conduite de retour à basse pression 18 assure une communication de fluide directe entre une sortie de l'actionneur 14 et une entrée de la pompe 12; la conduite d'alimentation à haute pression 16 assure une communication de fluide directe entre une sortie de la pompe 12 et une entrée de l'actionneur 14. En conséquence, la pompe 12, l'actionneur 14 et les conduites 16 et 18 définissent une voie ou une boucle de recyclage L (schématiquement représentée sur la Figure 1). Un séparateur d'air 30 est placé à l'intérieur de la conduite 18 et sert à éliminer l'air présent dans le fluide hydraulique lorsque celui-ci est recyclé dans la boucle L par la pompe 12. Le séparateur d'air 30 se compose d'un corps cylindrique creux 31, comportant un orifice d'entrée de fluide 32 par lequel le fluide pénètre depuis une partie amont de la conduite 18, un orifice de sortie 33, ménagé dans l'extrémité axiale inférieure du corps 31, par lequel le fluide sort, en empruntant une partie aval de la conduite 18, vers la pompe 12. Le corps 31 comporte également un orifice de mise en communication de fluide 34 ménagé dans l'extrémité axiale inférieure du corps 31. Le flux de recyclage le long du trajet L créé par la pompe 12 fait que le fluide pénètre dans l'orifice 32 du corps de séparateur 31 et sort par l'orifice 33. Des moyens de déviation du flux 39 sont disposés à l'intérieur du corps 31 et ont pour but de diviser le trajet d'écoulement du fluide s'écoulant entre les orifices 32 et 33 de manière à créer un trajet d'écoulement primaire 40 (Figure 2) et un trajet d'écoulement secondaire 41. le fluide s'écoulant selon le trajet d'écoulement 40 passe directement de l'orifice 32 dans l'orifice 33, tandis que le fluide s'écoulant selon le trajet d'écoulement 41 est amené à s'écouler vers la zone supérieure 44 du corps 31, avant de s'écouler vers le bas et de sortir par l'orifice 33. L'air est incité à se séparer du fluide se trouvant essentiellement à l'intérieur de la zone 44 du corps 31 et puis à sortir par l'orifice 34. La séparation de l'air dans la zone 44 est favorisée de préférence en faisant en sorte qu'une quantité suffisamment importante de fluide s'écoule le long du trajet 40 pour engendrer une dépression à l'intérieur de la zone supérieure 44 et de préférence en assurant une vitesse relativement faible d'écoulement du fluide au travers de la zone supérieure 44 de manière à augmenter le temps de séjour du fluide dans la zone supérieure 44. Ceci est réalisé, dans le mode de réalisation illustré, par le biais des moyens de déviation 39 se composant d'un corps plein 50 de section transversale semi-circulaire, qui s'étend vers le haut en partant de l'extrémité axiale inférieure du corps creux 31 et qui comporte une extrémité axiale supérieure 51 espacée de l'extrémité axiale supérieure 46 du corps 31 pour constituer la zone 44. Un alésage 55 est ménagé dans le corps 50 et comporte un orifice d'entrée 56 opposé à l'orifice 32 et un orifice de sortie 57 communiquant avec la zone 44. Ainsi, lorsque le fluide s'écoule dans le corps 31 par l'orifice 32, une partie du fluide est projetée contre l'orifice 56 et est amenée à s'écouler le long de l'alésage 55 et à créer le second trajet d'écoulement 41. Le fluide sortant de l'orifice 57 pénètre dans la zone 44 beaucoup plus grande et ainsi s'élargit et sa vitesse d'écoulement diminue sensiblement. Ces effets, joints à la dépression engendrée par l'écoulement du fluide 40, incitent l'air dissous dans le fluide à se séparer de celui-ci dans la zone 44. Le fluide sortant de la zone 44 s'écoule vers le bas entre le corps 50 et la paroi intérieure du corps creux 31 pour sortir par l'orifice 33. La section transversale et/ou de l'orifice 56 disposé directement en face de l'orifice 32 détermine essentiellement la proportion de fluide s'écoulant suivant le trajet 41 et ainsi permet à la proportion de fluide déviée suivant le trajet 41 d'être réglée en choisissant comme il convient les configurations et/ou les sections transversales des orifices 32, 56. Dans le mode de réalisation illustré, l'orifice 56 est circulaire et du même diamètre que l'orifice 32. Cependant, l'orifice 56 est disposé de telle façon que son axe est incliné par rapport à l'axe de l'orifice 32 et présente ainsi une section transversale de forme elliptique de superficie réduite par rapport à l'orifice 32. Le degré d'inclinaison (obtenu par la position de rotation relative du corps 50 à l'intérieur du corps 31) de l'orifice 56 est choisi pour assurer la proportion d'écoulement désirée suivant le trajet 41. Il est envisagé que les axes des orifices 32 et 56 puissent, cependant, être co-axiaux et que l'orifice 56 puisse être circulaire ou être configuré d'une façon différente par rapport à l'orifice 32 et/ou avoir une section transversale différente par rapport à l'orifice 32. On remarquera cependant que les moyens de déviation 40 peuvent être configurés ou construits différemment et continuer à assurer la fonction désirée. L'orifice 34 communique avec un récipient pour fluide 60. Le récipient 60 constitue un conduit de communication par l'intermédiaire duquel le fluide hydraulique peut être introduit dans le trajet ou la boucle de recyclage L, lorsqu'on remplit initialement le circuit. La quantité de fluide hydraulique introduite est suffisante pour remplir toute la boucle de recyclage L et le séparateur 39 et de préférence remplir complètement le récipient 60. Après le remplissage du circuit, le récipient 60 est de préférence rendu hermétiquement étanche par un capuchon 61. Le récipient 60 est réalisé de manière à moduler son volume interne en réponse à des changements de volume dans le fluide hydraulique contenu à l'intérieur du circuit, provoqués par exemple par des phénomènes de dilatation/contraction thermiques. Le récipient 60 fait donc office de récipient tampon compensateur de volume pour le fluide hydraulique contenu à l'intérieur du circuit. Le récipient de préférence est également agencé pour constituer temporairement une source de supplément de fluide pour alimenter la boucle de recyclage L afin de prévenir la cavitation de la pompe. De préférence, comme le montrent les illustrations, le récipient 60 a la forme d'un tube à parois souples 62, dont la section transversale est normalement celle illustrée sur la Figure 3a. Si le volume de fluide hydraulique dans le circuit vient à augmenter, le tube 62 se dilatera alors et sa section transversale deviendra en fin de compte circulaire comme le montre la Figure 3c. Le mode de réalisation du tube 62 est choisi de manière à ce que la dilatation du tube 62 jusqu'à prendre sa forme circulaire résulte d'un changement de forme de la paroi du tube et non pas d'un allongement de la matière constitutive de la paroi du tube. Ceci permet à l'augmentation de volume de s'effectuer sans que des retours de pression excessifs soient engendrés dans le fluide. Si le volume de fluide hydraulique dans le circuit vient à diminuer, ou si du fluide vient à être prélevé dans le récipient de manière à satisfaire une demande temporaire de la pompe 12, le tube 62 s'affaissera sur lui-même et sa section transversale deviendra en fin de compte celle illustrée sur la Figure 3b. De préférence, le tube 62 est formé, lors de sa fabrication, de telle façon qu'après son affaissement total un passage 63 ou plus subsistera ou subsisteront pour assurer un passage au fluide le long du tube 62. Un tel passage aide le fluide à revenir et à dilater le tube et maintient un passage libre le long duquel l'air provenant du séparateur d'air peut passer. De préférence, le tube 62 comporte une partie supérieure de plus grand diamètre 65 de section circulaire qui n'est pas destinée à changer de volume, c'est-à-dire qu'elle n'est pas destinée à s'affaisser sur ellemême lorsque le reste du tube 62 s'affaisse pour tenir compte d'une réduction de volume. La partie de plus grand diamètre 65 sert à recueillir et à emmagasiner l'air séparé par le séparateur 30. Dans un circuit caractéristique tel que le circuit d'assistance à la direction d'un véhicule automobile, les pressions requises pour gonfler/dégonfler les parois du tube 62 sont maintenues dans une fourchette de tolérances acceptables de manière à ne pas affecter les caractéristiques de pression désirées du fluide hydraulique. En conséquence, pour un circuit d'assistance à la direction, la pression requise pour gonfler le tube 62 est de préférence maintenue en dessous de 3 bar environ. Un récipient 60 approprié peut être réalisé à partir d'un tube en caoutchouc comportant une couche de renfort unique. L'air qui s'est échappé du séparateur 31 est retenu, c'est-à-dire piégé à l'intérieur de la zone supérieure du récipient 60. On remarquera que le récipient 60 permet au fluide d'être facilement aspiré dans le circuit depuis le tube souple lorsque les flexibles de circulation se dilatent sous l'effet de la pression. La faculté d'affaissement dont dispose le tube 62 évite la création de pressions négatives dans le flexible d'alimentation à destination de la pompe, prévenant ainsi une cavitation préjudiciable de la pompe. La section aplatie (Figure 3a) du tube souple se transforme en une section circulaire sans provoquer d'allongement de la matière constitutive du tube (Figure 3c) avec une pression minimale au fur et à mesure que le fluide se dilate thermiquement. La facilité de transformation du tube souple fait que le côté basse pression du circuit n'est pas mis sous pression dans une proportion importante. Ceci évite la création de retours de pression intempestifs qui provoquent une baisse des performances du circuit tout en fournissant une faible pression de charge à la pompe. Il est envisagé que le capuchon 61 puisse être muni d'un clapet de retenue pour permettre à de l'air de pénétrer dans le récipient 60 de manière à permettre au fluide hydraulique d'être aspiré depuis celui-ci dans le cas o la paroi souple du tube 62 serait incapable de s'affaisser sur elle-même en raison du fait, par exemple, que la paroi aurait perdu sa souplesse par suite d'une exposition à une température ambiante de service extrêmement basse. Il est envisagé que le séparateur 39 puisse être directement raccordé à la pompe 12 de manière à pouvoir en effet se passer de la conduite 18 entre le séparateur et la pompe. Il est envisagé qu'un récipient à volume variable (d'un mode de réalisation similaire à celui du récipient 60) puisse être incorporé dans la conduite 18 pour faire partie intégrante de la boucle de recyclage L. Un tel récipient peut constituer une variante ou venir s'ajouter au récipient 60. REVENDICATIONS 1. Circuit hydraulique se composant d'une boucle d'écoulement à recyclage comportant une pompe hydraulique (12) et un actionneur (14) en communication de fluide par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation à haute pression (16) et d'une conduite de retour à basse pression (18), le circuit comportant en outre un séparateur d'air (30) en communication de fluide avec la conduite à basse pression pour éliminer l'air présent dans le fluide hydraulique circulant dans ladite boucle de recyclage. 2. Circuit hydraulique selon la revendication 1 comportant en outre un récipient à volume variable en communication de fluide avec la conduite de retour à basse pression (18), de manière à constituer un volume tampon pour compenser les augmentations ou les diminutions de volume du fluide hydraulique à l'intérieur du circuit. 3. Circuit hydraulique selon la revendication 2 dans lequel le récipient à volume variable est constitué par un tube ayant une paroi souple réalisée pour permettre au volume du tube de se dilater ou de se contracter en réponse aux changements de volume du fluide hydraulique du circuit. 4. Circuit hydraulique selon la revendication 3, dans lequel la paroi souple est réalisée de manière à ne pas pouvoir s'allonger. 5. Circuit hydraulique selon la revendication 2, 3 ou 4, dans lequel le récipient est en communication de fluide avec la conduite de retour à basse pression (18) de manière à constituer une partie de ladite boucle de recyclage L. 6. Circuit hydraulique selon la revendication 2, 3 ou 4, dans lequel le récipient est en communication de fluide avec la conduite de retour à basse pression (18) par l'intermédiaire d'un branchement secondaire de manière à être isolé de la boucle de recyclage. 7. Circuit hydraulique selon la revendication 6, dans lequel le branchement secondaire est constitué par ledit séparateur d'air (30). 8. Circuit hydraulique selon l'une quelconque des revendications qui précèdent, dans lequel le séparateur comprend un corps creux (31) comportant un orifice d'entrée par lequel le fluide hydraulique pénètre dans le corps et un orifice de sortie par lequel le fluide hydraulique sort du corps, l'écoulement du fluide entre lesdits orifices d'entrée et de sortie faisant partie de ladite boucle de recyclage L, desmoyens de déviation de flux disposés à l'intérieur du corps pour dévier une partie du fluide s'écoulant entre lesdits orifices d'entrée et de sortie, les moyens de déviation créant un trajet d'écoulement de fluide séparé, ce qui fait que ladite partie du fluide s'écoule vers une zone d'élimination d'air à l'intérieur du corps et puis rejoint le fluide s'écoulant entre lesdits orifices d'entrée et de sortie. 9. Circuit hydraulique selon la revendication 8, dans lequel le corps comporte un orifice de communication de fluide communiquant avec ladite zone d'extraction d'air et par l'intermédiaire duquel l'air séparé du fluide hydraulique sort du corps. 10. Circuit hydraulique selon la revendication 9 lorsqu' elle dépend de l'une quelconque des revendications 2 à 8, dans lequel ledit récipient à volume variable est raccordé audit orifice de communication de telle façon que le fluide hydraulique contenu à l'intérieur du récipient est à même de s'écouler dans et hors de la boucle de recyclage L par l'intermédiaire du séparateur. 11. Circuit hydraulique se composant d'une boucle d'écoulement à recyclage comportant une pompe hydraulique (12) et un actionneur (14) en communication de fluide par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation à haute pression (16) et d'une conduite de retour à basse pression (18), le circuit comportant en outre un récipient à volume variable en communication de fluide avec la conduite de retour à basse pression (18) de manière à définir un volume tampon pour compenser les augmentations ou les diminutions de volume du fluide hydraulique à l'intérieur du circuit. 12. Séparateur d'air (30) pour un circuit hydraulique, le séparateur se composant d'un corps creux (31) comportant un orifice d'entrée par lequel le fluide hydraulique pénètre dans le corps et un orifice de sortie par lequel le fluide hydraulique sort du corps, des moyens de déviation de flux disposés à l'intérieur du corps pour dévier une partie du fluide s'écoulant entre lesdits orifices d'entrée et de sortie, les moyens de déviation créant un trajet d'écoulement de fluide séparé, ce qui fait que ladite partie du fluide s'écoule vers une zone d'élimination d'air à l'intérieur du corps et puis rejoint le fluide s'écoulant entre lesdits orifices d'entrée et de sortie, le corps comportant en outre un orifice de communication de fluide communiquant avec ladite zone d'élimination d'air pour permettre à l'air séparé du fluide hydraulique de sortir dudit corps.