Brevet FR2862771A1 — publié le 20050527

Un but de la présente invention est de proposer un dispositif de régulation de pression permettant de maintenir de façon précise une pression donnée dans une ligne alimentée par une pompe, le dispositif étant simple, peu coûteux, et peu sensible au débit de la pompe d'alimentation. Un tel dispositif de régulation de pression dans une ligne, notamment pour système de distribution de pression de véhicule automobile, comprend un premier limiteur de pression régulant une pression amont, un second limiteur de pression disposé en aval du premier limiteur et régulant une pression dans une conduite intermédiaire, et des moyens de commande utilisant la conduite intermédiaire comme source de pression pour fournir une pression de commande exerçant un effort de pilotage sur un organe mobile du premier limiteur à l'encontre d'un effort de rappel, la position dudit organe mobile commandant une circulation de fluide entre des entrées/sorties de limiteur de pression. La pression de commande agissant à l'encontre de l'effort de rappel, une erreur statique dans la pression de ligne est fonction de la différence entre une erreur statique sur l'effort de rappel et une erreur statique dans la pression de commande. La source de pression pour la pression de commande étant la conduite intermédiaire, une erreur sur la pression de commande est elle-même proportionnelle à une erreur sur la pression dans la conduite intermédiaire, c'est-à-dire proportionnelle à une erreur sur la pression intermédiaire régulée par le second limiteur. En adaptant mutuellement les premier et second limiteurs de pression, on peut adapter l'erreur sur l'effort de rappel du premier limiteur et l'erreur sur la pression de commande de façon à minimiser l'erreur de la pression de ligne. De préférence, chaque limiteur de pression comprend un organe mobile dont la position commande une circulation de fluide entre des entrées/sorties du limiteur de pression, un élément de rappel exerçant un effort de rappel de l'organe mobile dans une position, l'organe 2862771 3 mobile présentant une surface de contre-réaction sur laquelle la pression régulée par ledit limiteur exerce un effort de contre-réaction à l'encontre de l'élément de rappel. De préférence, le premier limiteur comprend un organe mobile présentant une première surface de contre-réaction pour la pression de ligne et une seconde surface de contre-réaction pour la pression de commande. Avantageusement, chaque limiteur de pression comprend un élément de rappel élastique. Une limitation de l'erreur statique peut alors simplement être obtenue en adaptant la précontrainte et la raideur des éléments de rappel élastiques et les aires des surfaces de contre- réaction des organes mobiles. Dans un mode de réalisation, les moyens de commande comprennent une conduite de commande reliant la conduite intermédiaire au premier limiteur, et une vanne pilotée pour réguler une pression dans une portion aval de la conduite de commande rejoignant un premier limiteur, la conduite de commande présentant de préférence un gicleur en amont de la vanne. Le premier limiteur comprend dans un mode de réalisation une entrée reliée à une ligne de distribution et une sortie reliée à la conduite intermédiaire, le second limiteur comprenant une entrée reliée à la conduite intermédiaire et une sortie vers une bâche, et éventuellement une seconde sortie vers un circuit d'alimentation. L'invention concerne également un véhicule automobile, comprenant un circuit de distribution d'huile sous pression, et un dispositif de régulation de pression selon un aspect de l'invention. L'invention concerne encore un procédé de régulation d'une pression dans une ligne, notamment pour système de distribution de pression de véhicule automobile, dans lequel on commande un premier limiteur de pression régulant une pression de ligne en exerçant un effort de contre-réaction sur un organe mobile dudit limiteur de pression commandant une circulation de fluide entre des 2862771 4 entrées/sorties de limiteur de pression, à l'encontre d'un effort de rappel et, à l'aide d'une pression de commande fournie en utilisant comme source de pression une conduite intermédiaire située entre le premier limiteur et un second limiteur de pression disposé en aval du premier limiteur et régulant une pression dans ladite conduite intermédiaire. La présente invention et ses avantages seront mieux compris à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par la figure annexée qui représente de façon schématique un système de distribution d'huile sous pression comprenant un dispositif de régulation de pression conforme à l'invention. Le système de distribution de pression comprend un réservoir d'huile 1 et une ligne 2 alimentée à partir du réservoir 1 par une pompe 3 attelée de façon non représentée à un moteur. Des conduites de sortie 4 partent de la ligne 2 vers des organes hydrauliques utilisant l'huile sous pression. Un dispositif de régulation conforme à l'invention et référencé 5 dans "son ensemble est disposé à l'extrémité de la ligne 2 opposée à la pompe 3. Le dispositif de régulation 5 comprend un premier limiteur de pression 6 situé directement en aval de la ligne 2, et une conduite intermédiaire 7 située entre une sortie du premier limiteur de pression 6 et une entrée d'un second limiteur de pression 8. Le premier limiteur 6 comprend une entrée reliée à la ligne 2 et une sortie reliée à la conduite intermédiaire 7. Le premier limiteur 6 comprend un logement 9, un organe ou tiroir 10 à deux positions monté mobile dans le logement 9, le tiroir mobile 10 interdisant un passage fluide de la ligne 2 vers la conduite intermédiaire 7 dans une première position fermée, et permettant la communication fluidique entre la ligne 2 et la conduite intermédiaire 7 dans une seconde position ouverte, comme illustré sur la figure. Le tiroir mobile 10 est sollicité en position fermée par un élément élastique 11, représenté ici 2862771 5 sous la forme d'un ressort disposé entre le tiroir mobile 10 et le logement 9. Un canal de contre-réaction 12 relie la ligne 2 à une première chambre 13 dont une surface est constituée par une surface de contre- réaction de pression de ligne 14 du tiroir mobile 10 sensiblement perpendiculaire à une direction de déplacement dudit tiroir 10. Un gicleur 15, se présentant sous la forme d'une restriction, est disposé sur le canal de contre-réaction 12. Une conduite de commande 16 relie la conduite intermédiaire 7 à une seconde chambre de contre-réaction 17 dont une paroi mobile est formée par une surface de contre-réaction de pression de commande 18, ci après désignée surface de commande 18, du tiroir mobile 10, ladite surface de commande 18 étant sensiblement perpendiculaire à une direction de déplacement dudit tiroir 10. Une électrovanne 19 est disposée sur une conduite de régulation 20 reliée à la conduite de commande 16 entre une portion amont 16a de la conduite de commande reliée à la conduite intermédiaire 7 et une portion aval reliée à la seconde chambre de contreréaction 17. La conduite de régulation 20 rejoint à son extrémité opposée une bâche 21. Un gicleur 22 est disposé sur la portion amont 16a de la conduite de commande 16, c'est-à-dire en amont de la jonction avec la conduite de régulation 20. L'électrovanne 19 comprend un tiroir 23 mobile entre deux positions permettant une circulation de fluide dans la conduite de régulation 20 ou interdisant une circulation fluide dans la conduite de régulation 20, ledit tiroir étant sollicité en position fermée par un élément élastique 24, une position du tiroir mobile 23 étant commandé par un actionneur électrique 25 piloté. Le second limiteur 8 présente une structure sensiblement similaire à celle du premier limiteur de pression 6. Le second limiteur 8 comprend un logement 26, un tiroir mobile 27 sollicité dans une position de fermeture par un élément élastique 28, ici un ressort, un canal de contre-réaction 29 muni d'un gicleur 30, ledit canal de 2862771 6 contre-réaction étant relié d'un côté à la conduite intermédiaire 7 et débouchant dans une chambre 31 dont une paroi mobile est constituée par une surface de contre-réaction 32 de l'organe mobile 27 sensiblement perpendiculaire à un axe de déplacement dudit organe mobile 27. Le second limiteur 8 diffère du premier limiteur de pression 6 en ce qu'il comprend une entrée reliée à la conduite intermédiaire 7 et deux sorties 33, 34, une première sortie étant reliée à un récepteur, et une seconde sortie étant reliée à une bâche non représentée, et en ce qu'il est dépourvu de moyen de commande comprenant une surface de contre-réaction de commande. En outre, le tiroir mobile 27 du second limiteur de pression 8 est mobile entre quatre positions différentes, une position fermée interdisant toute circulation de fluide entre l'entrée et les sorties, une seconde position autorisant une circulation de fluide vers la première sortie, une troisième position autorisant la circulation de fluide vers la seconde sortie, et une quatrième position autorisant la circulation de fluide simultanément vers les deux sorties. Le fonctionnement du dispositif de régulation 5 est décrit en détail par la suite. Lorsque l'effort de rappel exercé par l'élément élastique 28 du second limiteur 8 est supérieur à l'effort développé par la pression régnant dans la chambre de contre-réaction 31, le tiroir mobile 27 est en position fermée. Sinon, le tiroir mobile 27 se situe dans une position intermédiaire en fonction de l'équilibre des forces entre l'élément élastique 28 et la pression s'exerçant contre la surface de contreréaction 32. La pression dans la chambre de contre-réaction 31 est sensiblement égale à la pression dans la conduite intermédiaire 7, tout en étant différente du fait de la présence du gicleur 30, qui a une fonction d'amortissement hydraulique pour éviter des oscillations du tiroir. La pression régulée dans la conduite intermédiaire 7 est fixe et dépend du tarage de l'élément élastique 28 et du gicleur 30. On 2862771 7 pourrait en variante prévoir une conduite de contre-réaction 29 sans gicleur. Le tiroir mobile 10 du premier limiteur 6 est sollicité en position fermée par l'élément élastique 11 associé. Du côté opposé, le tiroir mobile 10 est sollicité en position ouverte par les efforts exercés par la pression de ligne et une pression de commande régnant dans la portion aval 16b de la conduite de commande 16 qui développent des efforts respectivement sur la première surface de contre-réaction 14 et la seconde surface de commande 18 à l'encontre de l'élément élastique 11. La pression dans la ligne 2 est régulée par le premier de limiteur de pression 6. La pression de commande est régulée par les moyens de commande constitués par la conduite de commande 16, l'électrovanne 19, et la seconde chambre de contre-réaction 17. Le gicleur 22 disposé sur la portion amont 16a de la conduite de commande 16 permet de séparer la conduite d'alimentation 7 de la portion aval 16b de la conduite de commande 16 de façon à éviter des perturbations de la régulation de la pression dans la conduite intermédiaire 7. Le gicleur 22 et l'électrovanne 19 agissent de façon similaire à un pont diviseur réglable utilisant la conduite intermédiaire 7 comme source de pression, l'électrovanne 19 étant pilotée pour maintenir une pression de commande 16b dans la portion aval 16b de la conduite de commande 16. En modifiant la pression de commande dans la chambre de contre-réaction 17, on modifie la pression nécessaire dans la ligne 2 pour provoquer un déplacement du tiroir mobile 10 du premier limiteur de pression 6 à l'encontre de l'élément élastique 11. En d'autres termes, une modification de la pression de commande 17 permet de modifier un niveau de pression de ligne régulée dans la ligne 2. Le premier limiteur 6 est donc réglable à partir des moyens de commande agissant sur la contre-réaction dudit premier limiteur 6. 2862771 8 Dans un exemple d'application à un système de distribution d'huile sous pression dans un véhicule automobile, le premier limiteur 6 régule une pression réglable entre 2 et 16 bars, le second limiteur régulant une pression fixe, fonction du tarage initial, qui peut être choisi dans une plage de 2 à 7 bars. Dans les limiteurs de pression à contre-réaction, une erreur statique a généralement deux origines: la raideur des ressorts de rappel, et les efforts de jet, c'est-à-dire les efforts générés par la circulation du fluide à travers le limiteur. En première approximation, on peut considérer une erreur sur les efforts de jet comme une raideur supplémentaire qui s'ajoute à la raideur du ressort. On considère dans ce cas une unique raideur de ressort équivalente. En faisant le bilan des efforts sur le tiroir mobile 10 du premier limiteur de pression, on obtient, en régime statique, l'équation 15 suivante SL.PL+Sc.Pc=(ToL+KLÉXL) Équation El où SL est l'aire de la surface de contre-réaction du premier 20 limiteur, PL est la pression de ligne, Sc est l'aire de la surface de commande du premier limiteur Pc est la pression de commande; ToL est l'effort de tarage de l'élément élastique de rappel du 25 premier limiteur, soit l'effort exercé par l'élément élastique de rappel sur le tiroir en position fermée; KL est la raideur équivalente de l'élément élastique de rappel du premier limiteur; et XL est le déplacement du tiroir mobile relativement à la 30 position fermée. Les unités à utiliser dans cette équation, ainsi que les équations suivantes, sont de préférence les unités du système international (S.I). À partir de l'équation El, on peut déduire l'erreur statique sur la pression de ligne, déterminée par l'équation ci-dessous: APL = KL É AXL APc É Sc Équation E2 L où APL est l'erreur statique sur la pression de ligne AXL est une erreur statique sur l'effort de rappel du premier limiteur. APc est l'erreur statique sur la pression de commande On voit que l'erreur de pression de ligne APL est égale à une différence entre une erreur sur l'effort exercé par l'élément élastique 11 et une erreur sur l'effort exercé par la pression de commande APc. Ceci est dû au fait que la pression de ligne PL et la pression de commande Pc agissent conjointement à l'encontre de l'élément 15 élastique 11. De même, on peut faire le bilan des efforts en régime statique sur le tiroir mobile 27 du second limiteur de pression 8. On obtient l'équation suivante: SI. p, = + K1. X1) Équation E3 où SI est l'aire de la surface de contre-réaction du second limiteur, PI est la pression intermédiaire dans la conduite intermédiaire, TOI est l'effort de tarage de l'élément élastique de rappel du second limiteur, soit l'effort exercé par l'élément élastique de rappel sur le tiroir en position fermée; KI est la raideur équivalente de l'élément élastique de rappel du second limiteur; et XI est le déplacement du tiroir mobile relativement à la position fermée. Les moyens de commande agissant comme un pont diviseur, la pression de commande Pc est proportionnelle à la pression intermédiaire, avec un facteur F qui dépend de la régulation effectuée par l'électrovanne de commande 19. On peut alors déduire à partir de l'équation E3 une erreur sur la pression de commande, déterminée par l'équation suivante: APc=FÉ r Ki É AXI SI JÉquation E4 où AX1 est l'erreur statique sur l'effort de rappel du second limiteur. Finalement, en combinant les équations E2 et E4, on obtient une expression de l'erreur sur la pression de ligne qui est une différence entre l'erreur sur l'effort exercé par l'élément élastique du premier limiteur de pression et l'erreur exercée par l'élément élastique du second limiteur de pression, conformément à l'équation ci-dessous: A P Équation E5 SL sL Ainsi, en choisissant judicieusement les raideurs des éléments élastiques 11, 28 ainsi que les-rapports entre les surfaces de contre-réaction des premier et second limiteurs 6, 8, on peut minimiser une erreur sur la pression de ligne. On notera que les limiteurs de pression étant tous deux du même type, i.e. à tiroir rappelé et contre- réaction de régulation, ainsi que contre-réaction de commande pour le premier limiteur, les deux termes de la différence de l'équation E5 ont des ordres de grandeurs similaires, ce qui permet effectivement de minimiser la différence et donc une erreur sur la pression de ligne. On constate en outre que l'erreur statique sur la pression de ligne dépend du paramètre F (coefficient de proportionnalité entre la 2862771 11 pression intermédiaire dans la conduite intermédiaire et la pression de consigne). L'erreur calculée dépend donc d'un point de fonctionnement particulier. L'erreur sera minimisée pour un point de fonctionnement, mais la réduction de l'erreur sera sensible sur toute la plage de fonctionnement. On choisira de minimiser l'erreur pour un point de fonctionnement avantageux, par exemple pour le point de fonctionnement correspondant à la pression de ligne minimale, afin d'améliorer un rendement global d'un système de distribution Grâce à l'invention, on obtient un dispositif de régulation de pression simple et peu coûteux, permettant de limiter une erreur de pression dans une ligne d'alimentation. Le dispositif comprend un limiteur de pression de ligne à tiroir rappelé et contre-réaction d'une pression régulée, commandée par l'intermédiaire d'une pression de commande rétroagissant sur le tiroir, la pression de commande étant fournie à partir d'une source de pression qui est une conduite intermédiaire située entre ledit limiteur de pression et un second limiteur de pression, qui est de préférence de conception similaire audit limiteur de pression, de façon que l'erreur sur la pression de ligne peut être efficacement compensée. 12 REVENDICATIONS 1. Dispositif de régulation de pression dans une ligne (2), notamment pour système de distribution de pression de véhicule automobile, caractérisé par en ce qu'il comprend un premier limiteur de pression (6) régulant une pression en amont, un second limiteur de pression (8) disposé en aval du premier limiteur (6) et régulant une pression dans une conduite intermédiaire (7), et des moyens de commande (16 à 20) utilisant la conduite intermédiaire située entre les limiteurs de pression comme source de pression pour fournir une pression de commande exerçant un effort de pilotage sur un organe mobile (10) du premier limiteur (6) à l'encontre d'un effort de rappel, la position dudit organe mobile commandant une circulation de fluide entre des entrées/sorties de limiteur de pression. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque limiteur de pression (6, 8) comprend un organe mobile (10, 27) dont la position commande une circulation de fluide entre des entrées/sorties du limiteur de pression, un élément de rappel (10, 27) exerçant un effort de rappel de l'organe mobile dans une position, l'organe mobile présentant une surface de contre-réaction (14, 32) sur laquelle la pression régulée par ledit limiteur exerce un effort de contre-réaction à l'encontre de l'élément de rappel (10, 27). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier limiteur comprend un organe mobile (10) présentant une première surface de contre-réaction (14) pour la pression de ligne et une seconde surface de contre-réaction (18) pour la pression de commande. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent une conduite de commande (16) reliant la conduite intermédiaire (7) à une chambre de contre-réaction (17) du premier limiteur (6), et une vanne pilotée (19) pour réguler une pression dans une portion aval (16b) de la conduite de commande (16) rejoignant premier limiteur (6). 2862771 13 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la conduite de commande (16) présente un gicleur (22) en amont de la vanne (19-. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second limiteur (8) comprend une entrée reliée à la conduite intermédiaire (7), une sortie vers une bâche (34), et une seconde sortie vers un circuit d'alimentation (33). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier limiteur (6) comprend une entrée reliée à une ligne de distribution (2) et une sortie reliée à la conduite intermédiaire (7). 8. Véhicule automobile, comprenant un circuit de distribution d'huile sous pression, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de régulation de pression (5) selon l'une des revendications précédentes. 9. Procédé de régulation d'une pression dans une ligne (2), notamment pour système de distribution de pression de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'on commande un premier limiteur de pression (6) régulant une pression de ligne en exerçant un effort de contre-réaction sur un organe mobile (10) dudit limiteur de pression commandant une circulation de fluide entre des entrées/sorties de limiteur de pression, à l'aide d'une pression de commande fournie en utilisant comme source de pression une conduite intermédiaire (7) située entre le premier limiteur (6) et un second limiteur de pression (8) disposé en aval du premier limiteur et régulant une pression dans ladite conduite intermédiaire (7).