Brevet FR2846718A1 — publié le 20040507

Domaine de l'invention La présente invention concerne une vanne installée sur vérin pour commander le bras d'une machine notamment d'un excavateur, comprenant une vanne de commande ayant pour commander la vitesse de 5 levage, une section de commande servant à commander la communication entre une pompe régulée en fonction du débit demandé et la chambre de soulèvement d'au moins un vérin de bras actionnant le bras. Etat de la technique Selon le document DE 100 47 632 Al on connaît une vanne 10 installée sur vérin du type défini ci-dessus servant à commander le bras ou une flèche d'une machine. De telles vannes montées sur vérin sont utilisées dans des systèmes d'entraînement régulés par détection de charge dans lesquels une pompe régulée en fonction du débit demandé répond à la demande de liquide hydraulique des consommateurs commandés. Le 15 débit de la pompe dépend de la plus grande pression de charge des consommateurs commandés. La vanne installée sur vérin connue selon le document DE 100 47 632 Ai, lorsqu'elle commande en même temps le bras pour le soulever ainsi qu'un autre consommateur par exemple la flèche d'un excavateur, peut se trouver dans des états de fonctionnement dans 20 lesquels les autres consommateurs reçoivent la pression de charge maximale. Un tel cas de fonctionnement se présente par exemple si lors de la commande simultanée du bras, pour le soulever et de la flèche, celle- ci rencontre sa butée de fin de course. La pression de charge augmente alors et la pompe se règle dans le sens de l'augmentation du débit. Le bras re25 çoit ainsi un plus fort débit qui entraîne un mouvement brusque du soulèvement du bras. Ce choc de mouvement produit pendant le mouvement initialement régulier du bras, une augmentation brusque de la vitesse peut produire des mouvements difficilement contrôlables par le servant de la machine tel qu'un excavateur en particulier lors du soulèvement de 30 charge ou d'une opération de planage. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une vanne installée sur vérin permettant un meilleur fonctionnement du bras de la machine. Exposé de l'invention Ce problème est résolu selon l'invention à l'aide d'une vanne du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que la section de commande de la vanne de commande est suivie en aval par une balance de pression sollicitée dans le sens d'une position de blocage par la pression en aval de la section de commande et en direction d'une position de passage par la pression de charge appliquée à la chambre de soulèvement (A) du vérin de bras ainsi que par un ressort. s Grâce à cette balance de pression associée à la section de commande de la vanne de commande de la vanne installée sur vérin et qui définit la vitesse de soulèvement du bras, on obtient de façon simple qu'en actionnant simultanément le bras pour le soulever et en alimentant un autre consommateur avec une pression de charge plus importante, la 10 quantité de liquide hydraulique traversant la section de commande et ainsi la vitesse de soulèvement du bras reste constante. On évite dans ces conditions un mouvement avec choc si par exemple l'autre consommateur rencontre sa butée de fin de course. Une telle balance de pression permet d'éviter de manière simple un choc de mouvement et une augmentation de 15 vitesse du bras et d'améliorer ainsi le fonctionnement du bras. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, la vanne de commande est réalisée sous la forme d'un distributeur à tiroir coulissant, comportant un tiroir de commande mobile longitudinalement dans l'alésage du corps de vanne et la balance de pression est intégrée au 20 tiroir de commande. Dans le cas d'une vanne installée sur un vérin dans la région du branchement du vérin de bras à la chambre de soulèvement, la vanne installée sur vérin dispose d'un volume de montage plus réduit si bien que grâce à l'intégration de la balance de pression dans le tiroir de commande de la vanne de commande, il ne faut aucune place supplé25 mentaire pour la balance de pression. Un mode de réalisation avantageux de l'invention est caractérisé en ce que l'alésage du corps de vanne comporte une chambre de branchement de pompe reliée à la pompe et une chambre de branchement de soulèvement reliée à la chambre de soulèvement (A), et le tiroir de 30 commande est muni d'un perçage longitudinal ayant une cavité de commande formant la section de commande, pour commander la communication entre le perçage longitudinal et la chambre de branchement de pompe lorsque la vanne de commande est en position de soulèvement, et une cavité reliant le perçage longitudinal à la chambre de branchement de soulè35 vement dans la position de soulèvement, la balance de pression ayant un piston de commande prévu dans le perçage longitudinal, ce piston ayant une arête de commande pour commander la cavité de commande. Ainsi le piston de commande de la balance de pression peut être intégré dans le tiroir de commande de la vanne de commande en ne nécessitant que la mise en oeuvre de moyens réduits et cette installation se fait en aval de la cavité de commande formant la section de commande. Dans la mesure o le piston de commande comporte une 5 cavité en forme de rainure annulaire, on réalise avec des moyens réduits l'arête de commande de la section de commande. La balance de pression peut être sollicitée de façon simple par la pression en aval de la section de commande en direction d'une position de blocage qui ferme la liaison de la cavité de commande avec le io perçage longitudinal si le perçage longitudinal comporte une chambre de pression de commande sollicitant le piston de commande dans la direction de la position de blocage, cette chambre étant reliée à l'aide d'un canal de liaison formé dans le piston de commande avec la cavité au niveau de l'arête de commande. En direction de la position de passage qui ouvre la communication entre la cavité de commande et le perçage longitudinal, la balance de pression peut être sollicitée de manière simple par le ressort et la pression dans la chambre de soulèvement du vérin du bras si le perçage de commande comporte une chambre à ressort sollicitant le piston de com20 mande en direction de la position de passage, chambre recevant un ressort agissant sur le piston de commande, la chambre à ressort étant reliée par une cavité formée dans le tiroir de commande avec la chambre de branchement de soulèvement en position de soulèvement. De manière avantageuse, la chambre de ressort est déchar25 gée en position d'abaissement de la vanne de commande. Dans ces conditions, il est particulièrement avantageux que la chambre à ressort peut être raccordée par la cavité en position d'abaissement de la vanne de commande à une chambre de branchement réalisée dans le perçage du boîtier, et qui est reliée à un côté d'abaissement (B) du vérin de bras et par 30 une cavité de commande à une chambre de branchement de réservoir réalisée dans le perçage. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement 35 dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre un schéma d'une vanne selon l'invention installée sur un vérin, - la figure 2 montre une coupe longitudinale de la vanne installée sur vérin selon l'invention, - la figure 3 montre à échelle agrandie un détail de la figure 2. Description du mode de réalisation Les figures montrent une vanne installée sur vérin 1 selon l'invention pour commander un vérin de bras non détaillé d'une machine par exemple sous la forme d'un excavateur. La vanne installée sur vérin 1 comprend une vanne de commande 2 étranglant dans des positions intermédiaires et qui possède une position neutre 2a, une position o0 d'abaissement 2b et une position de levage 2c. La vanne de commande 2 comporte un branchement de pompe relié par un canal de pompe 3 à un branchement de pompe P de la vanne installée sur vérin 1. Deux branchements de réservoir de la vanne de commande 2 sont reliés à l'aide d'un canal de réservoir 4 à un bran15 chement de réservoir T de la vanne de commande de vérin 1. De plus, un branchement de signalisation de pression de charge est prévu sur la vanne de commande 2. Ce branchement est relié par un canal de détection de charge 5 à un branchement de signalisation de pression de charge LS de la vanne installée sur vérin 1. La vanne installée sur vérin 1 est reliée au vérin du bras par des raccords A, B; la vanne installée sur vérin 1 est reliée par le raccord A à la chambre de soulèvement du vérin du bras. Un canal de fluide hydraulique 8 rejoint le raccord A de la vanne installée 1 à la vanne de commande 2. Le canal de fluide hydraulique 6 comporte une vanne de 25 blocage 7 s'ouvrant en direction de la chambre de soulèvement. Cette vanne est commandée par une vanne de commande amont 8 lorsque la vanne de commande 2 est en position d'abaissement 2b pour être ouverte. Le branchement B de la vanne installée 1 raccordé par un tuyau ou une conduite à la chambre d'abaissement du vérin de bras est relié à un canal 30 de fluide sous pression 9 allant vers la vanne de commande 2. Un canal de dérivation 10 relie le canal de fluide sous pression 9 à un autre branchement de la vanne de commande 2; en position d'abaissement 2b ce branchement communique avec le canal de fluide sous pression 6 et ainsi avec la chambre de soulèvement. Le canal de dérivation 10 comporte une 35 vanne d'arrêt 11 s'ouvrant en direction du canal de fluide sous pression 9. La vanne de commande 2 est actionnée de manière hydraulique et pour cela une conduite de pression de commande 12a fournissant une pression de commande X est reliée à la surface de commande de la vanne de commande 2 agissant en direction de la position de levage 2c. La surface de commande de la vanne de commande 2 agissant en direction de la position d'abaissement 2b est reliée à une conduite de pression de commande 12b qui fournit une pression de commande Y. La vanne de commande amont 8 sert également à saisir la pression de charge en position de soulèvement ou de levage 2c de la vanne de commande 2. La vanne de commande amont 8 est reliée pour cela par un canal de dérivation 13 au canal de fluide sous pression 6 entre la vanne de commande 2 et la vanne d'arrêt 7. Un autre canal 14 relie le côté 10 de fermeture de la vanne d'arrêt 7 à la vanne de commande amont 8. Un autre canal 15 relie la vanne d'arrêt 8 au canal de détection de charge 5. Le canal 15 comporte un clapet d'arrêt 41 s'ouvrant en direction du canal de détection de charge 5. Dans une première position de commutation 8a la vanne de commande amont 8 relie le canal de dérivation 13 au canal 15 is pour saisir la pression de charge en mode de levage. Dans une seconde position de commutation 8b, le canal 14 est relié au canal 13 pour commander l'ouverture de la vanne d'arrêt 7 en mode d'abaissement. La vanne de commande amont 8 est sollicitée par un ressort en direction de la première position de commutation 8a. Une installation à piston 16 sollicite la 20 vanne de commande amont 8 par la pression de commande 8 en direction d'une première position de commutation 8a et avec la pression de commande Y en direction de la seconde position de commutation 8b. Selon l'invention, en position de levage 2c de la vanne de commande 2, pour laquelle la chambre de levage du vérin de bras est re25 liée au canal de pompe 3 et la chambre d'abaissement de ce vérin est reliée au canal 4 rejoignant le réservoir, on a une balance de pression 17. Cette balance se trouve en aval de la section de commande 18 de la vanne de commande 2 définissant la vitesse de levage. La balance de pression 17 est sollicitée par un ressort 19 ainsi que par la pression de charge régnant 30 dans le canal de fluide sous pression 6 et ainsi au niveau du branchement 4 lui-même relié à la chambre de levage du vérin de bras, cette pression agissant en direction de la position de passage 20a. La balance de pression 17 est sollicitée en direction de la position de blocage 20b par la pression en aval de la section de commande 18. Selon la figure 2, la vanne de commande 2 est réalisée sous la forme d'une vanne ou distributeur à tiroir comportant un tiroir de commande 20 coulissant longitudinalement dans l'alésage 21 d'un corps 22 de la vanne installée sur vérin 1. L'alésage 21 comporte une chambre de branchement de pompe 25 réalisée sous la forme d'une rainure annulaire. Cette chambre est reliée au canal de pompe 4. Au voisinage de la chambre de branchement de pompe 25, on a des chambres de branchement de consommateur 26, 27 sous la forme de rainures annulaires; la 5 chambre de branchement de consommateur 26 est reliée au canal de fluide sous pression 6 raccordé au branchement 4 et ainsi à la chambre de levage du vérin de bras. Ce canal de fluide sous pression comporte la vanne d'arrêt 7. La chambre de branchement de consommateur 27 est reliée au canal de fluide sous pression 9 conduisant au branchement 8 relié 10 à la chambre d'abaissement du vérin de bras. Une chambre de branchement 28 en forme de rainure annulaire réalisée dans l'alésage 6 au voisinage de la chambre de branchement de consommateur 26 est reliée par le canal de dérivation 10 au canal de fluide sous pression 9. 1s Au voisinage de la chambre de branchement 28 et de la chambre de branchement de consommateur 27, on a des chambres de branchement de réservoir 29, 30 en forme de rainures annulaires. Ces chambres communiquent avec le canal de réservoir 4. Au voisinage de la chambre de branchement de réservoir 30 on a une chambre de branche20 ment de détection de charge 31 en forme de rainure annulaire communiquant avec le canal de détection de charge 5. Une cavité de commande 33 est prévue sous la forme d'une rainure annulaire dans le tiroir de commande 20. Cette cavité permet de relier la chambre de branchement 28 à la chambre de branchement de 25 réservoir 29 dans la position d'abaissement de la vanne de commande 2 lorsque le tiroir de commande 20 est déplacé vers la gauche selon la figure 2. Selon la figure 3, le tiroir de commande 20 comporte un perçage longitudinal 30 au niveau duquel on a réalisé une cavité de com30 mande 31 formée de plusieurs perçages transversaux. Cette cavité forme la section de commande 18 si bien que lors d'un débattement du tiroir de commande 20 vers la droite selon la figure 3, on obtient la position de levage 2c dans laquelle la chambre de branchement de pompe 25 est reliée au perçage longitudinal 30 et ainsi elle est commandée à la vitesse de le35 vage. Une autre cavité 32 partant du perçage longitudinal 30 ellemême formée de plusieurs perçages transversaux, relie en position de soulèvement du tiroir de commande 20, le perçage longitudinal 30 à la chambre de branchement de soulèvement 26. Selon l'invention, le perçage longitudinal 30 comporte une balance de pression 17 avec un tiroir de commande 36 muni d'une cavité 5 37 en forme de rainure annulaire constituant une arête de commande 38 commandant la cavité de commande 31. Une chambre à ressort 40 est réalisée dans la zone extérieure du perçage longitudinal 30. Cette chambre reçoit un ressort 19 sollicitant le piston de commande 36 en direction de la position de passage io représentée dans laquelle la liaison de la cavité de commande 31 avec le perçage longitudinal 30 est complètement ouverte. La chambre à ressort 40 est reliée à une cavité 42 réalisée dans le piston de commande 36. En position de soulèvement de la vanne de commande 2, le tiroir de commande 20 étant déplacé vers la droite selon la figure 3, cette cavité 42 est reliée à la chambre de branchement de soulèvement 26; ainsi la pression de charge régnant en position de soulèvement 2c dans la chambre de soulèvement du vérin de bras est transmise à la chambre à ressort 40. Le clapet antiretour 41 évite que si la vanne de commande est en même temps en position de soulèvement ainsi qu'un autre consommateur de la 20 machine, la pression de charge éventuellement plus élevée demandée par cet autre consommateur ne soit appliquée à la chambre à ressort 40 de la balance de pression 17. Dans la position d'abaissement de la vanne de commande 2, le tiroir de commande 20 étant déplacé vers la gauche selon la figure 3, la chambre à ressort 40 est déchargée par la cavité 42 dans la 25 chambre de branchement 28 et ainsi vers le réservoir. Entre le piston de commande 36 et l'extrémité du perçage longitudinal 30 tournée vers le milieu du tiroir de commande 20 on a réalisé une chambre de pression de commande 45 qui sollicite le piston de commande 36 vers la gauche selon la figure 3 en direction de la position 30 de blocage; dans cette position, l'arête de commande 38 ferme la communication entre la cavité de commande 31 et le perçage longitudinal 30 et ainsi avec la chambre de branchement de soulèvement 26. Le piston de commande 36 comporte un canal de liaison 46 muni d'une installation d'étranglement 47. Ce canal relie la chambre de pression de commande 45 35 à la cavité 37 au niveau de l'arête de commande 38. En position de soulèvement de la vanne de commande 2, le tiroir de commande 20 étant déployé à droite selon la figure 3, le canal de liaison 46 de la chambre de pression de commande 45 de la balance de pression est ainsi sollicité par la pression en aval de la cavité de commande 31 et ainsi par la pression en aval de la section de commande 18 en direction de la position de blocage. REVENDICATIONS ) Vanne installée sur vérin pour commander le bras d'une machine notamment d'un excavateur, comprenant une vanne de commande ayant pour commander la vitesse de levage, une section de commande servant à 5 commander la communication entre une pompe régulée en fonction du débit demandé et la chambre de soulèvement d'au moins un vérin de bras actionnant le bras, caractérisée en ce que la section de commande (18) de la vanne de commande (2) est suivie en lO aval par une balance de pression (17) sollicitée dans le sens d'une position de blocage (20b) par la pression en aval de la section de commande (18) et en direction d'une position de passage (20a) par la pression de charge appliquée à la chambre de soulèvement (A) du vérin de bras ainsi que par un ressort (19). 2 ) Vanne installée sur vérin selon la revendication 1, caractérisée en ce que la vanne de commande (2) est réalisée sous la forme d'un distributeur à tiroir coulissant, comportant un tiroir de commande (20) mobile longitudi20 nalement dans l'alésage (21) du corps de vanne (22) et la balance de pression (17) est intégrée au tiroir de commande (20). ) Vanne installée sur vérin selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'alésage (20) du corps de vanne comporte une chambre de branchement de pompe (25) reliée à la pompe et une chambre de branchement de soulèvement (26) reliée à la chambre de soulèvement (A), et le tiroir de commande (20) est muni d'un perçage longitudinal (30) ayant une cavité de commande (31) formant la section de commande (18), pour commander la 30 communication entre le perçage longitudinal (30) et la chambre de branchement de pompe (25) lorsque la vanne de commande (2) est en position de soulèvement (2c), et une cavité (32) reliant le perçage longitudinal (30) à la chambre de branchement de soulèvement (26) dans la position de soulèvement (2c), la balance de pression (17) ayant un piston de commande (38) prévu dans le perçage longitudinal (30), ce piston ayant une arête de commande (38) pour commander la cavité de commande (31). ) Vanne installée sur vérin selon la revendication 3, caractérisée en ce que le piston de commande (36) est muni d'une cavité (37) en forme de rainure annulaire sur laquelle est réalisée l'arête de commande (38). ) Vanne installée sur vérin selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que le perçage longitudinal (30) comporte une chambre de pression de com10 mande (45) sollicitant le piston de commande (36) en direction de la position de blocage, cette chambre communiquant par l'intermédiaire d'un canal de liaison (46) réalisé dans le piston de commande (26) avec la cavité (37) au niveau de l'arête de commande (38). 6 ) Vanne installée sur vérin selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que le perçage de commande (30) comporte une chambre à ressort (40) sollicitant le piston de commande (36) en direction de la position de passage, 20 chambre recevant un ressort (19) agissant sur le piston de commande (36), la chambre à ressort (40) étant reliée par une cavité (42) formée dans le tiroir de commande (20) avec la chambre de branchement de soulèvement (26) en position de soulèvement (2c). 7 ) Vanne installée sur vérin selon la revendication 6, caractérisée en ce que la chambre à ressort (40) peut être raccordée par la cavité (42) en position d'abaissement (2b) de la vanne de commande (2) à une chambre de branchement (28) réalisée dans le perçage (30) du boîtier, et qui est reliée à un 30 côté d'abaissement (B) du vérin de bras et par une cavité de commande (33) à une chambre de branchement de réservoir (29) réalisée dans le perçage (30).