Brevet FR2744497A1 — publié le 19970808

Dispositif de distribution hydraulique multiple. La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux dispositifs de distribution hydraulique multiple à fonction antisaturation et à division de débit indépendante de la charge, comportant une pluralité de moyens distributeurs affectés à la commande de charges respectives et empilés face contre face les uns contre les autres, ces moyens distributeurs étant individuellement agencés de manière que l'empilement soit traversé de part en part par une ligne commune d'alimentation en fluide de travail sous pression en provenance d'une source comprenant une pompe associée à un dispositif de régulation débit- pression (régulation "load-sensing" ou LS), une ligne commune de retour du fluide de travail vers un réservoir et une ligne commune de transmission de fluide de commande sous la pression de la charge la plus élevée à destination du susdit dispositif de régulation de la pompe. Un dispositif de distribution hydraulique multiple pourvu d'une fonction antisaturation et à division de débit indépendante de la charge fait un partage strict du débit disponible fourni par la pompe en respectant la proportion- nalité des besoins des charges respectivement commandées, cette division ou partage du débit assurant que la pression la plus élevée exigée par une des charges (pression LS) est effectivement communiquée à la ligne LS et au dispositif de régulation de la pompe. Une machine à fonctionnement hydraulique commandée par un tel dispositif apte à distribuer du fluide de travail à la pression requise par le récepteur chargé est alors capable de développer une force d'arrachement plus impor- tante lors d'une combinaison de déplacements simultanés de plusieurs récepteurs (par exemple dans une excavatrice hydraulique, jusqu'à quatre récepteurs hydrauliques -godet et bras- peuvent être actionnés simultanément lors d'une opération de creusement). Cet avantage important est toutefois accompagné d'un inconvénient qui se manifeste lorsque le dispositif de distribution est alimenté par une pompe à débit variable dotée d'un dispositif de régulation de puissance. Avec un tel agencement de pompe, la courbe représentant la variation du débit (en abscisses) en fonction de la pression (en ordonnées) est un tronçon d'hyperbole et le point représen- tatif de la puissance maximale se déplace sur ce tronçon d'hyperbole. Ce type de pompe permet, pour une puissance installée donnée, de fournir un débit supérieur ou une puissance supérieure à celui, respectivement celle que pression fournir une pompe de même puissance non équipée de ce type de régulation. Dans le cas o le dispositif de distribution communique à la pompe équipée d'une régulation de puissance le signal de pression LS maximum, par exemple lorsqu'un récepteur est parvenu en butée, la pompe est régulée en fonction de cette pression maximale et de la courbe de puissance de forme hyperbolique, et elle fournit alors un débit réduit. De ce fait, la machine commandée par le dispositif de distribution devient plus lente, même si le récepteur parvenu en butée n'exige pas de débit. Par exemple, dans le cas déjà envisagé plus haut o la machine ainsi commandée est une excavatrice, la translation de la machine sur ses chenilles de roulement est ralentie brutalement au moment o l'un des récepteurs hydrauliques commandé simultanément (godet par exemple) parvient en butée. Il s'agit là d'un réel inconvénient car il peut n'exister aucune raison, même sécuritaire, justifiant le ralentissement de l'une des fonctions lorsqu'une autre fonction est en butée. Au contraire même, le brutal ralen- tissement ci-dessus indiqué peut être une source d'accident. L'invention a essentiellement pour but de remédier à cet inconvénient et de proposer une solution qui, tout en conservant, pour la commande de certains récepteurs, l'avantage essentiel procuré par la régulation de la pompe en combinaison avec le dispositif de distribution hydrauli- que multiple pourvu d'une fonction antisaturation et à division de débit indépendant de la charge, permette toutefois d'éviter la répercussion de cette régulation sur la commande de certains autres récepteurs dont le fonction- nement doit pouvoir se poursuivre sans perturbations sensibles. A cette fin, un dispositif de distribution hydrauli- que multiple tel que mentionné au préambule se caractérise essentiellement, étant agencé conformément à l'invention, en ce qu'un moyen obturateur est disposé dans la ligne LS entre un premier groupe de moyens de distributeurs pour lequel la ligne LS est raccordée d'une façon en soi connue au disposi- tif de régulation de la source et au moins un second groupe de moyens distributeurs pour lequel la ligne LS n'est pas raccordée au dispositif de régulation de la source, ce grâce à quoi les moyens distributeurs dudit second groupe de moyens distributeurs ne sont pas soumis à la pression LS du premier groupe de moyens distributeurs et les récepteurs correspondants respectifs reçoivent librement le débit de sortie de la source, la pression dans ces récepteurs étant alors soit la pression de la charge, soit la pression correspondant au débit déterminé par l'équilibre pres- sion/débit. Dans un mode de réalisation préféré, la ligne LS du second groupe de moyens distributeurs est raccordée au dispositif de régulation de la source à travers un organe anti-retour taré, et avantageusement alors, pour que soit réalisé un dispositif compact ne nécessitant pas de liaison externe, l'organe antiretour taré est disposé dans la ligne LS commune et constitue le susdit moyen obturateur séparant le premier groupe et le second groupe de moyens distribu- teurs. Grâce à cet agencement chaque moyen distributeur est apte à effectuer une répartition de débit ou non selon que la pression LS est délivrée par l'un ou l'autre groupe de moyens distributeurs. La fonction du dispositif de distribu- tion multiple se révèle ainsi particulièrement intéressante puisque, selon le groupe de moyens distributeurs d'o provient l'information de pression LS, chaque moyen distri- buteur effectue une répartition de débit parfaite ou aménagée. Si le groupe terminal du dispositif de distribu- tion multiple, isolé ou non par l'organe antiretour du reste de la ligne LS, génère le signal de pression le plus élevé, alors le dispositif de distribution répartit le débit proportionnellement à la demande car la pression LS est libre de circuler dans l'ensemble de la ligne LS en passant à travers l'organe antiretour. Si au contraire ce groupe terminal du dispositif de distribution multiple est relié aux récepteurs les moins chargés, la pression la plus élevée du groupe voisin ne lui est pas communiquée, car l'organe antiretour reste fermé: le débit qui peut alors s'installer est au minimum celui que la pompe peut fournir sous la pression de charge du groupe terminal isolé. On notera que chaque groupe de moyens distributeurs du dispositif de distribution, isolé ou non par la fermeture de l'organe d'obturation anti-retour de la ligne LS, fonctionne en assurant la répartition du débit disponible entre ses propres moyens distributeurs. Cette répartition s'effectue vers les récepteurs capables de se mouvoir sous la pression instaurée dans le système. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de certains modes de réalisa- tion donnés uniquement à titre d'exemples nullement limita- tifs. Dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un schéma de circuits hydraulique montrant un dispositif de distribution multiple dans un agencement de principe préféré conformément à l'invention; - la figure 2 est un schéma analogue à celui de la figure 1 dans lequel le dispositif de distribution multiple est agencé de façon pratique préférentielle; et - la figure 3 est un schéma analogue à celui de la figure 2 montrant une subdivision du dispositif de distribu- tion différente de celle de la figure 2. En se reportant tout d'abord à la figure 1, un dispositif de distribution multiple, désigné dans son ensemble par la référence numérique 1, comprend un étage d'entrée 2 et plusieurs étages de distribution 3 (ici cinq étages désignés respectivement par 31 à 3s). D'une façon classique, le dispositif de distribution 1 est constitué par un empilement étanche, face contre face, de six blocs constituant respectivement l'étage d'entrée 2 et les cinq étages de distribution 3. Chaque bloc est configuré de manière à être traversé de face à face par trois conduits, à savoir un conduit d'alimentation en fluide de travail sous pression (conduit P), un conduit de retour du fluide de travail (conduit T) et un conduit de fluide de commande sous la pression de charge la plus élevée (conduit LS). Les blocs 2 et 31 à 35 étant empilés les uns à la suite des autres, les conduits divers se succèdent les uns aux autres et forment trois lignes continues de circulation de fluide (une ligne P, une ligne T et une ligne LS) traversant de part en part l'ensemble du dispositif 1. A son extrémité libre, à la suite du dernier bloc de distribution 3., un bloc de fermeture 4 obture de façon étanche les trois lignes P, T et LS. Le bloc d'entrée 2 comporte un orifice d'entrée P autorisant le raccordement de la ligne P à la sortie d'une source 5 de fluide sous pression et un orifice de sortie T autorisant le raccordement de la ligne T à un réservoir. La source 5 est constituée par une pompe 6 à laquelle est associé un dispositif 7 de régulation piloté par la pression LS (par exemple, comme représenté, une pompe à débit variable équipée d'un régulateur de puissance piloté par la pression LS): le bloc d'entrée 2 est pourvu d'un orifice de sortie LS raccordé à l'entrée du dispositif de régulation 7. Chaque bloc de distribution est constitué de façon identique. Par exemple, le bloc 31 comprend un distributeur 81 à trois voies et trois positions (montré en position neutre) qui est raccordé, d'une part, aux lignes P et T et, d'autre part, à deux orifices de travail A1 et Bl, lesquels sont eux-mêmes raccordés à un récepteur non représenté. Les deux commandes de déplacement du tiroir du distributeur 81 sont raccordés à deux orifices respectifs a1 et bl, lesquels sont eux-mêmes raccordés à un manipulateur de commande non représenté. Le distributeur 81 est de plus du type à division de débit indépendante de la charge et assure une répartition de débit rigoureusement proportionnelle à l'ouverture du tiroir, selon une configuration connue dans la technique. En outre une balance 91 à deux voies et trois positions reçoit la pression de fluide de travail (à travers la troisième voie du distributeur 81) et la pression de ligne LS de manière à être soumise à la différence entre la pression dans la ligne LS, d'un côté, et la pression de travail, de l'autre côté, et à établir une liaison avec la ligne LS dans le cas o la pression de travail du distribu- teur 81 devient supérieure à la pression dans la ligne LS. L'ensemble des balances 9i de tous les blocs de distribution 3t permet d'assurer la régulation du débit fourni par la pompe en fonction du besoin du récepteur le plus chargé. Dans la configuration classique du dispositif de distribution multiple 1, la ligne LS s'étend à travers la totalité du dispositif et est commune à l'ensemble des blocs de distribution 31 à 35 individuels. Il résulte toutefois, de cette architecture, l'inconvénient d'une brusque réduction du débit dans l'ensemble des distributeurs lorsqu'un récepteur parvient en butée, avec les conséquences néfastes qui en découlent, comme exposé ci-dessus au début de la description. La disposition conforme à l'invention consiste à interrompre la continuité de la ligne LS en un emplacement approprié de manière à isoler un ou plusieurs blocs de distribution des autres blocs de distribution. Ainsi, dans l'exemple considéré à la figure 1, souhaitant isoler les deux derniers blocs de distribution 34 et 35, on obture la ligne LS par exemple à l'aide d'un obturateur 10 disposé à la jonction des conduits LS respectifs des blocs 33 et 34. Grâce à cet agencement, les distributeurs du groupe non isolé 31 à 33 restent classiquement raccordés à la régulation de pompe et la fonction LS est alors assurée de façon habituelle pour ces trois blocs seulement. Par contre, les distributeurs du groupe isolé 34 et 35 ne sont plus inclus dans un système de régulation de type LS: les récepteurs correspondants reçoivent librement le débit de sortie délivré par la source 5, la pression de travail dans ces récepteurs étant alors soit la pression de la charge, soit la pression correspondant au débit déterminé par l'équilibre pression/débit. Toutefois, le fait que les distributeurs du groupe isolé 34 et 35 ne soient plus inclus dans un système de fonction LS constitue un handicap fonctionnel non admissible en pratique. Pour éviter cet inconvénient, on prévoit que la portion isolée de la ligne LS des blocs 34 et 35 qui est isolée du reste de la ligne LS par l'obturateur 10 soit alors raccordée, par exemple par un conduit extérieur 11, à l'entrée du dispositif de régulation 7 de la pompe par l'intermédiaire d'un organe antiretour taré 12. La présence de la ligne de bouclage 11 incorporant un organe antiretour taré 12 permet d'assurer une fonction LS totale ou partielle: lorsque c'est l'un des distribu- teurs du groupe isolé 34 ou 35 qui génère la pression de charge la plus élevée, dans ce cas, mais dans ce cas seulement, la pression LS est commune à l'ensemble du dispositif de distribution 1 et assure le pilotage approprié de la pompe 6. Sinon, si c'est le premier groupe des blocs 31 à 33 qui génère la pression de charge la plus élevée, seul le premier groupe est soumis à une régulation de type LS. A titre d'exemple pour fixer les idées, les deux distributeurs du groupe isolé 34 et 35 commandent les deux chenilles, respectivement, assurant la translation d'une excavatrice, tandis que les autres distributeurs du groupe non isolé 3, à 33 assurent les commandes respectives des bras et du godet. Par mise en oeuvre des dispositions de l'inven- tion, on évite une interférence trop brutale du fonctionne- ment des bras et/ou du godet sur la fonction de translation de l'excavatrice. Le schéma de la figure 2 montre un agencement préféré pour une réalisation pratique de l'agencement de base de la figure 1. Le dispositif de la figure 2 est dans son ensemble constitué de façon analogue à celui de la figure 1, et les mêmes références numériques ont été conservées, à ceci près que l'obturateur est ici constitué par l'organe antiretour taré lui-même désigné ici par 13. On combine ainsi en un seul élément la fonction obturation et la fonction antiretour et l'on s'affranchit de l'inconvé- nient présenté par la ligne de retour extérieure 11, en conservant l'avantage d'un dispositif de distribution multiple en forme de bloc sans cablage externe. Selon le groupe d'o provient l'information de pression la plus élevée, il s'effectue une répartition de débit parfaite ou aménagée; notamment, si la pression la plus élevée est générée par un des distributeurs du groupe isolé 34 ou 3., la pression dans cette partie de la ligne LS ouvre l'organe antiretour taré 13 et s'établit dans l'ensemble de la ligne LS du dispositif de distribution 1 pour piloter la pompe 6. Si, par contre, la pression dans la partie isolée de la ligne LS reste inférieure à celle régnant dans la partie non isolée de la ligne LS, la fonction LS est assurée par les seuls distributeurs du groupe non isolé 31 à 33. Bien entendu, les dispositions conformes à l'inven- tion ne sont pas limitées à l'isolement d'un seul groupe de distributeurs, et l'on peut envisager une succession de groupes de distributeurs isolés les uns des autres en cascades par des organes antiretour respectifs. On a représenté un tel agencement à la figure 3: le dispositif de distribution conserve la même composition qu'aux figures 1 et 2, mais la mise en place d'un second organe anti-retour 14 dans la ligne LS, par exemple entre les blocs de distri- bution 31 et 32, permet de constituer trois groupes: le premier groupe incorpore le bloc 31 seul (par exemple il s'agit de la commande du godet, seul, de l'excavatrice), dont le distributeur est alors seul associé de façon permanente à la fonction LS, pour procurer une sécurité lors de la venue en butée, fréquente, du godet au cours du creusement; le deuxième groupe, isolé par l'organe antire- tour 14, incorpore les blocs 32 et 33 (par exemple commandes des bras de l'excavatrice); le troisième groupe, isolé du précédent par l'organe antiretour 13, incorpore les blocs 34 et 3. (par exemple commande des chenilles). On constitue ainsi une succession hiérarchisée d'étages de commande. Les blocs 32 et 33 ne sont pas influen- cés par le fonctionnement du bloc 31, mais ils entrent dans le processus de régularisation de la pompe dès que l'un d'eux délivre la pression la plus élevée qui devient alors la pression LS pour les deux groupes (31) et (32, 33). De même le troisième groupe 34 et 35 demeure indépendant du fonctionnement des étages 31 à 33 tant que la pression LS de régulation de la pompe est délivrée par l'un des étages 31 à 33, mais ils imposent la pression LS dès que l'un d'eux possède la pression de charge la plus élevée de l'ensemble. On constitue ainsi un dispositif de distribution multiple d'une très grande souplesse de fonctionnement, dont la structure reste sensiblement celle d'un dispositif de distribution analogue antérieur, et dans lequel l'aménage- ment technologique conforme à l'invention (logement d'un ou plusieurs organes antiretour) est aisé et peu coûteux à réaliser. Comme il va de soi et comme il résulte déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de distribution hydraulique multiple à fonction antisaturation et à division de débit indépendan- te de la charge, comportant une pluralité de moyens distributeurs (31 35) affectés à la commande de charges respectives et empilés face contre face les uns contre les autres, ces moyens distributeurs étant individuellement agencés de manière que l'empilement soit traversé par une ligne commune (P) d'alimentation en fluide de travail sous pression en provenance d'une source (5) comprenant une pompe (6) associée à un dispositif de régulation débit-pression (7), une ligne commune (T) de retour du fluide de travail vers un réservoir et une ligne commune (LS) de transmission de fluide de commande sous la pression de la charge la plus élevée à destination du susdit dispositif de régulation de la pompe, caractérisé en ce qu'un moyen obturateur (10) est disposé dans la ligne LS entre un premier groupe de moyens distribu- teurs (31 - 33)pour lequel la ligne LS est raccordée d'une façon en soi connue au dispositif (7) de régulation de la source et au moins un second groupe de moyens distributeurs pour lequel la ligne LS n'est pas raccordée au dispositif de régulation de la source, ce grâce à quoi les moyens distributeurs dudit second groupe ne sont pas soumis à la pression LS du premier groupe de moyens distributeurs et les récepteurs correspondants respectifs reçoivent librement le débit de sortie de la source, la pression dans ces récepteurs étant alors soit la pression de la charge, soit la pression correspondant au débit déterminé par l'équilibre pression/débit. 2. Dispositif de distribution selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ligne LS du second groupe de moyens distributeurs (34, 35) est raccordée (11) au disposi- tif (7) de régulation de la source (5) à travers un organe antiretour taré (12). 3. Dispositif de distribution selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe antiretour taré (12) est disposé dans la ligne LS et constitue le susdit moyen obturateur séparant le premier groupe et le second groupe de moyens distributeurs, ce grâce à quoi chaque moyens distributeur est apte à effectuer une répartition de débit ou non selon que la pression LS est délivrée par l'un ou l'autre groupe de moyens distributeurs. 4. Dispositif de distribution selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens distributeurs sont répartis en au moins trois groupes, avec des organes antiretour tarés disposés dans la ligne LS respectivement entre chaque groupe, ce grâce à quoi seul le premier groupe de moyens distribu- teurs possède une ligne LS en liaison directe avec le dispo- sitif de régulation de la source.