Brevet FR2784733A1 — publié le 20000421

Distributeur hydraulique à actionnement électrique. La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux distributeurs hydrauliques comportant un corps présentant des orifices de travail connectables à un récepteur hydraulique, un orifice d'entrée pour l'admission de fluide hydraulique sous pression, un orifice de sortie pour le retour du fluide hydraulique à destination d'un réservoir, et un alésage traversant qui est pourvu de chambres radiales en communication avec les susdits orifices et à l'intérieur duquel est propre à coulisser un tiroir pour réunir fonctionnellement de façon sélective les chambres raccordées aux orifices d'entrée et de sortie avec les chambres raccordées aux orifices de travail, des moyens d'actionnement électriques étant fonctionnellement accouplés au tiroir pour déplacer celui-ci dans l'alésage, une extrémité du tiroir débouchant dans une chambre radiale terminale de l'alésage et présentant une dimension transversale variable. Les distributeurs à commande électrique présentent en général la particularité de procurer un déplacement non proportionnel du tiroir, à l'inverse des distributeurs à commande mécanique ou hydraulique. L'organe de commande est alors un électro-aimant qui déplace le tiroir entre une position neutre et une position extrme. L'effort de déplacement que l'électro-aimant exerce sur le tiroir est tel que le tiroir passe brutalement d'une position à l'autre et le fluide hydraulique présent dans des chambres terminales de l'alésage est soumis à des variations de pression extrmement importantes lors de l'intrusion ou du retrait de l'extrémité correspondante du tiroir. En outre, sous l'action puissante de la commande de l'électro-aimant, le tiroir est soumis à un choc violent en fin de course. D'une façon générale, il résulte de cette configuration un fonctionnement non satisfaisant du distributeur et l'invention a essentiellement pour but de proposer un agencement perfectionné permettant de remédier aux inconvé nients précités. A cette fin, un distributeur hydraulique tel que mentionné au préambule, étant agencé conformément à l'invention, se caractérise en ce que l'extrémité du tiroir est percée d'un canal débouchant, d'un côté, sur la face extrme du tiroir et, sur l'autre côté, sur la surface latérale du tiroir, dans une chambre de l'alésage raccordée avec le susdit orifice de sortie du distributeur, ledit canal comportant au moins un étranglement calibré, ce grâce à quoi, lorsque le tiroir est déplacé brusquement par les moyens d'actionnement excités dans un sens faisant pénétrer brusquement son extrémité précitée dans ladite chambre, le fluide hydraulique présent dans ladite chambre terminale peut refluer, sous l'action de chasse de l'extrémité du tiroir pénétrant brusquement dans ladite chambre, par le susdit canal muni d'un étranglement et le déplacement du tiroir est alors amorti par le reflux du fluide hydraulique à travers l'étranglement. De préférence, dans un mode de réalisation pratique le canal est constitué par un canal borgne d'étendue longitudinale sensiblement parallèle à l'axe du tiroir et par un premier canal radial raccordé audit canal longitudinal. En outre, il est souhaitable que le susdit étranglement soit prévu dans ce canal radial. Dans une configuration courante, les moyens d'actionnement sont bidirectionnels et propres à déplacer sélectivement le tiroir de part et d'autre d'une position neutre et l'extrémité précitée du tiroir comporte en outre au moins un second canal, de relativemet grande section, en dérivation sur l'étranglement précité et débouchant sur la face latérale du tiroir, ce grâce à quoi, lorsque le tiroir est en position neutre ou est déplacé brusquement par les moyens d'actionnement excités dans un sens faisant pénétrer brusquement son extrémité précitée dans ladite chambre, le second canal est obturé par une portée en regard de l'alésage et, lorsque le tiroir est repoussé en sens inverse au delà de la position neutre par les moyens d'actionnement, le second canal est amené en communication avec la chambre de l'alésage raccordée au susdit orifice de sortie et du fluide hydraulique peut refluer librement, à partir de celle-ci, vers la chambre terminale pour compenser la pression dans celle-ci. Dans la configuration du mode de réalisation pratique préféré indiqué plus haut, le second canal est, lui aussi, radial. En pratique dans ce cas, les deux extrémités du tiroir sont alors agencées de façon identique comme précité, ces deux extrémités du tiroir étant équipées d'un canal muni d'un étranglement et d'un second canal radial de relativement grand diamètre coopérant sélectivement avec une portée d'alésage. En particulier dans ce cas, les moyens d'actionement peuvent tre doubles et tre accouplés respectivement aux deux extrémités opposées du tiroir, les deux moyens d'actionnement étant propres à déplacer le tiroir axialement respectivement dans deux sens opposés. Bien que les dispositions de l'invention puissent tre mises en oeuvre dans de nombreuses conformations de distributeurs hydrauliques, elles trouvent toutefois une application préférée lorsque le déplacement brusque du tiroir est dû à des moyens d'actionnements constitués par un électro-aimant dont le noyau mobile est fonctionnellement accouplé au tiroir et, dans ce cas, il est courant que l'électro-aimant soit d'un type à bain d'huile en communication avec l'extrémité de l'alésage et constitue, au moins pour partie, la susdite chambre terminale du tiroir. Grâce aux dispositions de l'invention, le déplacement du tiroir est amorti : on élimine le choc de fin de course, le déplacement est rendu plus régulier sur la totalité de son amplitude et, d'une façon générale, le fonctionnement d'ensemble du distributeur s'en trouve amélioré. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation préféré donné uniquement à titre d'exemple non limitatif. Dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels : -la figure 1 est une vue en coupe d'un distributeur hydraulique agencé conformément à l'invention, et -les figures 2A à 2C illustrent en coupe, à échelle très agrandie, une partie de l'extrémité gauche du tiroir du distributeur de la figure 1, montrée dans trois positions fonctionnelles respectives différentes. A titre d'exemple pour mieux fixer les idées, la fig. 1 des dessins annexés représente, en coupe, un agencement connu d'un distributeur hydraulique à fonction de détection LS, à fonction antisaturation et à fonction de division du débit indépendant de la charge, tel qu'il est montré à la fig. 1 du document FR 2 689 575 au nom de la Demanderesse. Ce distributeur comporte un corps 1 muni d'un orifice P d'admission du fluide sous pression en provenance d'une source hydraulique (non montrée). Dans l'exemple représenté, ledit orifice P est associé à un canal 2 traversant le corps 1 transversalement au plan du dessin et débouchant sur au moins l'une des deux faces principales dudit corps. Au moins un orifice T (constitué sous forme d'un canal 3 traversant le corps 1 transversalement au plan du dessin et débouchant sur au moins une des deux faces principales dudit corps) sert au retour du fluide vers un réservoir (non représenté). Deux orifices de travail A, B sont raccordables à un appareil ou récepteur hydraulique (non représenté). Un tiroir 4 de distribution est apte à coulisser dans un alésage 5 qui traverse longitudinalement le corps 1 et débouche sur deux faces opposées d'extrémités 6,7 de celui-ci. De façon classique, le corps 1 et le tiroir 4 comportent des passages et/ou des canalisations et/ou des gorges agencés de manière à coopérer en vue d'établir et/ou d'interrompre les liaisons entre les divers orifices P, T d'un côte et A, B d'un autre côté selon la position axiale occupée par le tiroir dans l'alésage. Les agencements spécifiques de ces passages et/ou canalisations et/ou gorges sont déterminés par l'Homme de Métier en relation avec les fonctions souhaitées pour le distributeur. En outre, dans cet exemple spécifique, le corps 1 comporte encore un autre canal transversal 8 s'étendant entre les faces principales du corps et combiné avec au moins un sélecteur de pression permettant de transmettre, dans un canal 18 situé en aval du tiroir distributeur 4, la plus forte (pression"load sensing"ou pression LS) des deux pressions constituées respectivement par la pression en amont du distributeur et une pression de travail du distributeur. Le canal 2 raccordé à l'orifice d'admission P débouche dans l'alésage 5 du corps dans une chambre d'admission 10 de celui-ci, à proximité de laquelle une autre chambre 11 communique, par un passage 12, avec un logement 13 dans lequel est monté à libre coulissement étanche un plongeur 14. Le passage 12 débouche dans le logement 13 à une extrémité de celui-ci (correspondant à une face d'extrémité du plongeur 14), tandis qu'à son extrémité opposée le logement 13 débouche dans une cavité 15 dans laquelle peut se déplacer la tte 16 du plongeur 14. La tte 16, élargie par rapport au corps du plongeur, peut prendre appui sur un épaulement forme au débouché du logement 13 dans la cavité 15 pour retenir le plongeur 14. Un ressort 17 est prévu dans la cavité 15 pour repousser le plongeur 14 contre ledit épaulement de manière à fixer sa position en l'absence de pression. Le canal 8 précité débouche dans la cavité 15, de telle sorte que la pression régnant dans le canal 8 soit également présente dans la cavité 15 et s'exerce alors sur l'extrémité correspondante du plongeur 14. En outre, le plongeur 14 est traversé par un canal axial 18 débouchant, d'un côté, dans sa face d'extrémité en regard du passage 12 et, de l'autre côté, dans un canal diamétral 19 traversant le plongeur 14 et disposé de manière à tre obturé par la paroi du logement 13 lorsque le plongeur 14 est dans la position de repos imposée par le ressort 17 (montré à la figure 1) ou dans une position non complètement relevée. La portion du tiroir 4 qui s'étend, en position neutre, entre les chambres 10 et 11 en les isolant l'une de l'autre est munie d'encoches de progressivité 20 destinées à assurer un écoulement contrôlé du fluide hydraulique dans le sens approprié lorsque le tiroir est déplacé dans un sens ou dans l'autre. A partir du logement 13 précité s'étendent, dans deux directions approximativement diamétralement opposées, deux conduits 21 dans un desquels ou dans chacun desquels est disposé un clapet antiretour 22, les deux conduits 21 débouchant dans l'alésage 5 dans deux chambres respectives 23. A proximité des chambres 23, deux chambres de distribution respectives 24 de l'alésage 5 sont réunies, par des conduits 25, aux orifices de travail ou orifices de départ respectifs A et B. Enfin, au-delà des chambres de distribution 24, respectivement deux chambres de retour 26 de l'alésage 5 sont raccordées, par des conduits 27, au canal de retour 3 débouchant sur l'orifice de retour T. Sensiblement coaxialement à chaque clapet antiretour 22 est disposé une valve de sécurité 28 interposée entre le conduit 25 et un prolongement, au-dessus de la chambre 26, du conduit 27. Le fonctionnement du distributeur qui vient d'tre décrit est exposé de façon détaillée dans le document FR 2 689 575 déjà cité, auquel on pourra se reporter. Dans le mode de réalisation de l'invention plus particulièrement envisagé en regard des figures annexées, le déplacement du tiroir est commandé électriquement, à l'aide de deux électro-aimants 29 dont les noyaux mobiles sont fonctionnellement accouplés (ici solidarisés mécaniquement de façon directe) aux deux extrémités du tiroir 4, respectivement. La commande de déplacement du tiroir 4 procurée par les deux électro-aimants 29 n'est pas proportionnelle, et de ce fait le tiroir peut occuper sélectivement trois positions : -position neutre ou centrale (aucun électro-aimant n'est excité) : les liaisons entre P, T et A, B ne sont pas établies ; -position de coulissement vers la gauche (excitation de l'électro-aimant de gauche) : par exemple l'orifice P est relié à l'orifice A et l'orifice B est relié à l'orifice T ; -position de coulissement vers la droite (excitation de l'électro-aimant de droite) : l'orifice P est relié à l'orifice B et l'orifice A est relié à l'orifice T. Dans la configuration représentée, les extrémités du tiroir débouchent dans des chambres terminales 30 prévues dans les faces de bout respectives 6,7 du corps 1 et une plaque de bout 31 est rapportée sur la face correspondante 6,7 pour obturer de façon étanche la chambre terminale 30. Chaque plaque de bout 31 supporte de façon étanche l'électro-aimant 29 associé à l'extrémité correspondante du tiroir 4 et est traversée par l'extrémité 32 du noyau, ou par une tige 32 solidaire du noyau, raccordée au tiroir. Cette extrémité ou cette tige 32 présente un diamètre différent de celui du tiroir 4, notamment plus faible que celui-ci. Dans cette configuration, l'électro-aimant n'est pas isolé, hydrauliquement, de la chambre terminale 30 : il est baigné par le fluide hydraulique (électro-aimant du type à bain d'huile) et prolonge ainsi pour partie la chambre terminale 30. Bien entendu, cette disposition n'est pas exclusive et une traversée étanche pourrait tre envisagée. Conformément à l'invention, chaque extrémité du tiroir est pourvu d'un canal C débouchant, d'un côté sur la face frontale du tiroir 4 et, de l'autre côté, sur la face latérale du tiroir, au niveau de la chambre 26 précitée qui est en liaison avec le conduit 27 de retour du fluide hydraulique raccordé à la sortie T (voir fig. 2A). Le canal C inclut un étranglement calibré 35. En pratique, pour simplifier la fabrication, le canal C est constitué par un canal borgne 33, d'étendue longitudinale, qui peut avantageusement tre sensiblement parallèle à l'axe du tiroir 4 en étant excentré par rapport à cet axe, et par au moins un canal radial 34 raccordé audit canal longitudinal, par exemple vers l'extrémité borgne de celui-ci. Avantageusement, l'étranglement 35 est situé dans ledit canal radial 34. Grâce à cet agencement, lorsque le tiroir est déplacé brusquement par un électro-aimant (par exemple vers la gauche sur la fig. 2B), le fluide hydraulique présent dans la chambre terminale 30 peut refluer, sous l'action de chasse de l'extrémité correspondante du tiroir 4 pénétrant dans la chambre 30, à travers le canal C (c'est-à-dire le canal longitudinal 33 et le canal radial 34) ; la présence de l'étranglement 35 dans ce dernier contrôle le débit du fluide en reflux et amortit le déplacement du tiroir. On évite ainsi le choc terminal du tiroir en fin de course. Lorsque le tiroir 4 est déplacé en sens inverse (vers la droite sur la fig. 2C) par excitation de l'électroaimant opposé, l'extrémité du tiroir 4 sort de la chambre terminale 30 correspondante. L'équilibrage de pression dans cette chambre pourrait s'effectuer de la mme manière à travers le canal C (c'est-à-dire les canaux radial 34 et longitudinal 33). Toutefois, la présence de la restriction 35 freinerait l'écoulement du fluide depuis la chambre 26 vers la chambre terminale 30 et un phénomène de cavitation risquerait de survenir et de freiner le déplacement du tiroir. Pour éviter cela, on peut envisager de munir l'extrémité du tiroir d'un second canal 36, de grande section s'étendant en dérivation sur l'étranglement 35 et débouchant sur la face latérale du tiroir de façon décalée par rapport au canal C de façon à déboucher sur la face latérale du tiroir en regard d'une portée de l'alésage 5 située entre la chambre 26 et la chambre terminale 30. En pratique, le second canal 36 est lui aussi radial et présente une section sensiblement identique à celle du canal longitudinal 33. Dans cette configuration, le second canal radial 36 d'une extrémité du tiroir reste obturé lorsque le tiroir est en position neutre ou bien est déplacé par l'électro-aimant accouplé à ladite extrémité (fig. 2A, 2B). Par contre, lorsque le tiroir est attiré par l'électro-aimant accouplé à l'extrémité opposée, le canal 36 est dégagé de la portée et débouche dans la chambre 26 (voir fig. 2C) : le fluide hydraulique peut passer librement de la chambre 26 vers la chambre terminale 30 et l'équilibre de pression dans celleci peut s'établir instantanément. En pratique, il est courant que les deux parties du distributeur associées respectivement aux deux extrémités du tiroir soient réalisées de façon analogue, voire soient identiques. Dans ce cas, les deux extrémités du tiroir sont réalisées, chacune, de la façon précitée avec un canal (C) pourvu d'un étranglement (35) et avec un second canal radial (36) de relativement grand diamètre. Bien entendu, les dispositions conformes à l'invention ne sont pas exclusives du type de distributeur qui a été plus particulièrement décrit plus haut et illustré à la fig. 1. En outre, ces dispositions ne sont pas non plus exclusives de l'emploi de moyens d'actionnement doubles : ils peuvent tre mis en oeuvre en association avec des moyens d'actionnement bidirectionnels unilatéraux (accouplés à une seule extrémité du tiroir) ; ils peuvent également tre mis en oeuvre dans le cas où le tiroir n'est déplaçable que dans une seule position de commande à partir de la position neutre. REVENDICATIONS 1. Distributeur hydraulique comportant un corps (1) présentant des orifices de travail (A, B) connectables à un récepteur hydraulique, un orifice d'entrée (P) pour l'admission de fluide hydraulique sous pression, un orifice de sortie (T) pour le retour du fluide hydraulique à destination d'un réservoir, et un alésage (5) traversant qui est pourvu de chambres radiales en communication avec les susdits orifices (A, B, P, T) et à l'intérieur duquel est propre à coulisser un tiroir (4) pour réunir fonctionnellement de façon sélective les chambres raccordées aux orifices d'entrée (P) et de sortie (T) avec les chambres raccordées aux orifices de travail (A, B), des moyens d'actionnement électriques (29) étant fonctionnellement accouplés au tiroir (4) pour déplacer celui-ci dans l'alésage (5), une extrémité du tiroir (4) débouchant dans une chambre radiale terminale (30) de l'alésage (5) et présentant une dimension transversale variable ; caractérisé en ce que l'extrémité du tiroir est percée d'un canal (C) débouchant, d'un côté, sur la face extrme du tiroir, et, de l'autre côté, sur la surface latérale du tiroir, dans une chambre (26) de l'alésage raccordée avec le susdit orifice de sortie (T) du distributeur, ledit canal (C) comportant au moins un étranglement calibré (35), ce grâce à quoi, lorsque le tiroir est déplacé brusquement par les moyens d'actionnement (29) excités dans un sens faisant pénétrer brusquement son extrémité précitée dans ladite chambre,, le fluide hydraulique présent dans ladite chambre terminale (30) peut refluer, sous l'action de chasse de l'extrémité du tiroir pénétrant brusquement dans ladite chambre, par le susdit canal (C) muni d'un étranglement (35) et le déplacement du tiroir est alors amorti par le reflux du fluide hydraulique à travers l'étranglement. 2. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canal (C) est constitué par un canal borgne longitudinal (33) et par un premier canal radial (34) raccordé audit canal longitudinal. 3. Distributeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étranglement (35) est pévu dans le premier canal radial (34). 4. Distributeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement (29) sont bidirectionnels et propres à déplacer sélectivement le tiroir (4) de part et d'autre d'une position neutre et en ce que l'extrémité précitée du tiroir (4) comporte en outre au moins un second canal (36), de relativement grande section, en dérivation sur le susdit étranglement (35) et débouchant sur la face latérale du tiroir, ce grâce à quoi, lorsque le tiroir est en position neutre ou est déplacé brusquement par les moyens d'actionnement excités dans un sens faisant pénétrer brusquement son extrémité précitée dans ladite chambre, le second canal (36) est obturé par une portée en regard de l'alésage (5) et, lorsque le tiroir est repoussé en sens inverse au-delà de la position neutre par les moyens d'actionnement, le second canal (36) est amené en communication avec la chambre (26) de l'alésage raccordée au susdit orifice de sortie (T) et du fluide hydraulique peut refluer librement, à partir de celle-ci, vers la chambre terminale pour compenser la pression dans celle-ci. 5. Distributeur selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que le second canal (36) est lui aussi sensiblement radial. 6. Distributeur selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les deux extrémités du tiroir sont équipées d'un canal (C) muni d'un étranglement (35) et d'un second canal radial (36) de relativement grand diamètre coopérant sélectivement avec une portée de l'alésage. 7. Distributeur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement (29) sont doubles et sont accouplés respectivement aux deux extrémités opposées du tiroir (4), les deux moyens d'actionnement (29) étant propres à déplacer le tiroir axialement respectivement dans deux sens opposés. 8. Distributeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque moyen d'actionnement (29) comprend un électro-aimant dont le noyau mobile est fonctionnellement accouplé au tiroir. 9. Distributeur selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'électro-aimant est d'un type à bain d'huile en communication avec l'extrémité de l'alésage et constitue, au moins pour partie, la susdite chambre terminale (30) du tiroir (4).