Brevet FR2918684A1 — publié le 20090116

La présente invention concerne un circuit de commande hydraulique d'un vérin de levage. Un tel circuit peut notamment équiper un chargeur agricole, un relevage sur tracteur agricole, ou un engin de travaux publics. Elle a plus particulièrement pour objet un circuit de ce genre qui est équipé d'un accumulateur d'énergie, tel qu'un amortisseur oléopneumatique, apte à absorber les chocs. L'invention, bien qu'ayant des applications plus larges, a été développée pour équiper un chargeur frontal à usage agricole, monté à l'avant d'un tracteur, et comportant une paire de bras coudés parallèles, usuellement appelée brancard , portant un outil de manutention amovible et interchangeable, tel qu'un godet, une pince, une fourche ou un grappin par exemple. Un tel matériel est généralement pourvu d'un certain nombre de vérins, pilotés par un opérateur présent dans la cabine du tracteur, et qui permettent de déplacer et d'orienter l'outil convenablement pour certaines tâches. L'une des commandes en question concerne le soulèvement et l'abaissement de l'outil, réalisés par pivotement vers le haut ou vers le bas du brancard autour d'un axe horizontal, par rapport au bâti par l'intermédiaire duquel il est monté sur le tracteur. Ces mouvements sont assurés par un vérin de levage hydraulique dont une partie (par exemple l'extrémité de la tige de son piston) est fixée, via un axe d'articulation, audit bâti, et dont l'autre partie (par exemple l'extrémité de son corps cylindrique) est fixée, également via un axe d'articulation, au brancard. La mise en extension du vérin provoque le pivotement du brancard vers le haut, ce qui soulève l'outil. Inversement, la rétraction du vérin provoque le pivotement du brancard vers le bas, ce qui abaisse l'outil. Traditionnellement, il est prévu une paire de vérins identiques, associés chacun à l'un des deux bras du brancard, montés en parallèle sur le circuit de commande et travaillant conjointement, en synchronisme. Pour cette raison, on entendra conventionnellement ci-après par vérin de levage aussi bien un vérin unique qu'une paire de vérins ainsi accouplés. Sur les dispositifs modernes, ce vérin est à double effet et l'alimentation en liquide hydraulique de chacune de ses chambres (grande chambre côté cylindre, et petite chambre côté tige de piston) se fait à partir d'une source hydraulique comprenant un réservoir à pression atmosphérique et une pompe développant de la haute pression, ceci par l'intermédiaire d'un distributeur à tiroir de type 4/3, c'est-à-dire à trois positions et quatre orifices, et à centre tandem . Dans une première position du distributeur, la grande chambre du vérin est connectée à la haute pression et sa petite chambre à la basse pression. Dans une deuxième position (intermédiaire), les deux chambres sont isolées, le liquide hydraulique qu'elles contiennent y restant emprisonné ; le liquide à haute pression fourni par la pompe revient directement au réservoir. Dans une troisième position du distributeur, la grande chambre du vérin est connectée à la basse pression et sa petite chambre à la haute pression. Les première et troisième positions du distributeur permettent par exemple de relever ou, respectivement, d'abaisser l'outil. Sa deuxième position permet de maintenir l'outil à une certaine hauteur au-dessus du sol, ce qui peut être utile pour transporter une charge d'un endroit à un autre. Au cours de ce transport, il est fréquent que se produisent des chocs et de secousses, dues notamment à des inégalités du sol sur lequel le tracteur se déplace. Du fait que les deux chambres du vérin de levage sont remplis d'un fluide incompressible, ces chocs ne sont pas amortis ; ils se répercutent intégralement à la machine et à la charge transportée, ce qui est désagréable pour l'opérateur et peut s'avérer dangereux dans certaines configurations de travail. Pour résoudre ce problème, il a été proposé de connecter chacune des deux chambres du vérin à un accumulateur d'énergie, généralement de type oléopneumatique, adapté pour amortir ces chocs, en lissant les surpressions susceptibles de s'y développer. Une difficulté rencontrée cependant lorsque l'on a affaire à un vérin de levage à double effet est qu'il est nécessaire d'utiliser deux accumulateurs, associés chacun à une chambre. Il en résulte des problèmes de coût et d'encombrement. L'invention vise à pallier cet inconvénient. Comme indiqué plus haut, l'invention a donc pour objet un circuit de commande hydraulique d'un vérin de levage à double effet et qui est équipé d'un accumulateur d'énergie, la mise en extension du vérin provoquant le levage, lorsque l'une de ses chambres -dite première chambre - est reliée à la haute pression, tandis que son autre chambre -dite seconde chambre - est reliée à la basse pression, alors qu'inversement la rétraction du vérin provoque l'abaissement lorsque la première chambre est reliée à la basse pression et la seconde chambre à la haute pression, l'alimentation de ces chambres en liquide hydraulique se faisant à partir d'une source hydraulique comprenant un réservoir et une pompe par l'intermédiaire d'un distributeur, via des conduits d'alimentation. Conformément à l'invention, ledit accumulateur d'énergie (unique) est connecté au conduit alimentant la première chambre du vérin, et le circuit est muni d'un système de décharge à clapet apte à permettre l'échappement d'un petit volume de liquide hydraulique hors de la seconde chambre lorsque, ledit distributeur étant fermé, il se produit, par suite d'un choc, une brusque augmentation de la pression dans la première chambre puis, par phénomène de rebond, dans la seconde chambre. Le rebond en question se trouve ainsi très sensiblement amorti grâce à l'échappement d'une fraction, même minime, de liquide hors de la seconde chambre. Le piston du vérin ne se heurte pas à un mur de liquide incompressible, cause des désagréments susmentionnés. Avantageusement, le distributeur est de type 4/3 (à trois positions et quatre orifices) et à centre tandem . Dans un premier mode de réalisation possible de ce circuit, le système à clapet est adapté pour ramener au réservoir le petit volume de liquide 20 hydraulique qui s'échappe hors de la seconde chambre. Dans ce cas, le système à clapet est avantageusement activé par la surpression régnant dans la première chambre au cours du choc. Ce système à clapet peut être un clapet anti retour piloté pour s'ouvrir, monté sur un conduit reliant le réservoir au conduit qui alimente la 25 seconde chambre du vérin, le pilotage du clapet étant obtenu par une liaison (captage) avec l'autre conduit, alimentant la première chambre. Dans un second mode de réalisation possible de ce circuit, le système à clapet est adapté pour ramener à l'accumulateur d'énergie le petit volume de liquide hydraulique qui s'échappe hors de la seconde chambre. 30 Dans ce cas, le système à clapet est avantageusement activé par la surpression régnant dans la seconde chambre au moment du rebond. Ce système à clapet peut être un clapet navette apte à autoriser la connexion hydraulique avec l'accumulateur d'énergie de l'un ou de l'autre des deux conduits alimentant le vérin, à savoir du conduit dans lequel la pression est la plus 35 élevée, tout en coupant cette connexion pour l'autre conduit dans lequel la pression est plus faible. Ladite première chambre est par exemple la grande chambre du vérin et ladite seconde chambre est la petite chambre, côté tige du piston. Un tel circuit est notamment adapté pour équiper un chargeur agricole, un relevage sur tracteur agricole, ou un engin de travaux publics. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va maintenant en être faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 représente, vu de côté, un tracteur agricole équipé d'un chargeur, et montre un premier mode de réalisation du circuit de commande de son 10 vérin de levage ; Les figures 2A et 2B représentent ce même circuit dans deux configurations de travail différentes ; La figure 3 représente, vu de côté, un tracteur agricole équipé d'un chargeur, et montre un second mode de réalisation du circuit de commande de son 15 vérin de levage ; Les figures 4A et 4B représentent ce même circuit dans deux configurations de travail différentes. La figure 1 représente un tracteur T à l'avant duquel est monté un chargeur agricole comprenant un brancard B portant un outil O. 20 Le brancard est composé d'une paire de bras coudés parallèles, solidaires l'un de l'autre, articulés autour d'un axe A monté sur le tracteur. A chaque bras est associé un vérin de levage 1 à commande hydraulique. Comme indiqué plus haut, ce couple de vérins latéraux, qui sont 25 branchés en parallèle et agissent conjointement, sera assimilé ici à un vérin unique. Le vérin hydraulique 1 est à double effet. Son corps cylindrique, ou pot 2, est fixé en partie haute au brancard B par l'intermédiaire d'un axe d'articulation 20. Son piston 3 comprend une tête 30 qui coulisse axialement dans le 30 corps 2 et dont la tige 31 est fixée à son extrémité libre basse au tracteur, par l'intermédiaire d'un axe d'articulation 32. La grande chambre du vérin, côté pot, désignée par la référence 10, sera conventionnellement appelée ci-après première chambre , tandis que l'autre chambre, côté tige, désignée par la référence 11, sera appelée seconde chambre . Le vérin 1 est actionné à partir d'une source hydraulique comprenant un réservoir R dans lequel le liquide hydraulique se trouve à basse pression, et une pompe P fournissant du liquide à haute pression. Cette source hydraulique communique avec le vérin de levage au 5 moyen de deux conduits 4 et 5 qui alimentent respectivement les première et seconde chambres 10, 11. Cette alimentation se fait, de façon classique, par l'intermédiaire d'un distributeur V, à commande manuelle ou automatisée, actionné par l'opérateur qui se trouve dans la cabine de conduite du tracteur. 10 En l'occurrence, il s'agit ici d'un distributeur à tiroir de type 4/3, c'est-à-dire à trois positions et quatre orifices (deux de chaque côté), et à centre tandem . Dans l'une des deux positions latérales du tiroir, le conduit 4 se trouve à la haute pression, étant connecté à la pompe P, tandis que le conduit 5 se 15 trouve à la basse pression, étant connecté quant à lui au réservoir R. Cette configuration correspond à une mise en extension du vérin 1 par remplissage de la première chambre 10 et vidage de la seconde chambre 11, ce qui provoque le levage de l'outil O, par pivotement du brancard B vers le haut autour de l'axe A. 20 Dans la position latérale opposée du tiroir, le conduit 5 se trouve à la haute pression, étant connecté à la pompe P, tandis que le conduit 4 se trouve à la basse pression, connecté au réservoir R. Cette configuration correspond à une rétraction du vérin 1 par vidage de la première chambre 10 et remplissage de la seconde chambre 11, ce qui 25 provoque la descente de l'outil, par pivotement du brancard vers le bas autour de l'axe A. Enfin, lorsque le tiroir se trouve dans sa position centrale illustrée sur la figure 1 (position normale de repos), la pompe P débite directement dans le réservoir R. 30 Chacune des chambres 10 et 11 est isolée ; le liquide hydraulique qu'elles contiennent y est emprisonné, de sorte que le brancard est maintenu dans une position de soulèvement donnée, déterminée par le degré d'extension du vérin. La charge supportée par l'outil peut alors être transportée d'un lieu à un autre. 35 Selon une caractéristique de l'invention, le circuit hydraulique de commande du vérin de levage 1 est équipé d'un accumulateur d'énergie. Il s'agit par exemple d'un accumulateur oléopneumatique 6 comprenant une enceinte subdivisée en deux compartiments séparés par une cloison mobile (piston ou membrane). L'un de ces compartiments contient un gaz sous pression, par exemple de l'azote. L' autre compartiment est connecté au conduit 4 par un branchement 60. La présence de l'accumulateur 6 permet d'absorber les brutales surpressions, notamment dues aux chocs, qui apparaissent dans la première chambre 10. En effet, une fraction de liquide contenu dans cette dernière peut s'échapper provisoirement dans le compartiment liquide de l'accumulateur, y déplaçant la cloison mobile à l'encontre du gaz sous pression, ce qui produit l'amortissement souhaité. Il se pose néanmoins un problème au moment du rebond , dû à l'inertie de la charge transportée, lorsque le liquide contenu dans la seconde chambre 11 se trouve à son tour comprimé. En effet, la tête de piston 30 se heurte alors à un mur hydraulique incompressible. Pour éviter ce problème, et conformément à l'invention, le circuit est équipé d'un système de décharge à clapet 8. Celui-ci comprend un clapet anti-retour commandé à l'ouverture par un captage de la pression régnant dans le conduit 4, matérialisé par un branchement 81 reliant le clapet 8 au conduit 4. Le système 8 est monté sur un conduit de dérivation 7 reliant le réservoir R au conduit 5, en un point 70 situé entre le distributeur V et le vérin 1. Le clapet est par exemple un clapet à bille, maintenue contre son siège par un ressort taré. Il interdit normalement le passage du liquide hydraulique dans le conduit 7 du vérin 1 vers le réservoir R ; toutefois il autorise ce passage en cas de pic de surpression dans la première chambre 10 du vérin et, corrélativement, dans le conduit 4, dans la mesure où la valeur de cette surpression (relative) excède le tarage du ressort. C'est ce qui se produit en cas de choc, par exemple lorsque le tracteur roule sur un obstacle. On observe alors une décharge instantanée et limitée de la seconde chambre 11, dont une fraction minime du volume de liquide qu'elle contient peut s'échapper au réservoir R via le clapet 8 provisoirement ouvert. Ainsi le choc dû au premier rebond est sensiblement réduit. Ce phénomène est représenté sur la figure 2A. Le passage de liquide hydraulique de la chambre 11 vers le réservoir 35 R à travers le système à clapet ouvert, référencé 8', y est symbolisé par des flèches. Ce phénomène peut se réitérer, le contre-rebond étant normalement absorbé par l'accumulateur 6, et le second rebond étant amorti ensuite par une nouvelle ouverture momentanée du clapet, et ainsi de suite jusqu'à stabilisation du brancard. La figure 2B illustre une configuration d'abaissement de l'outil. Le distributeur, référencé V', est actionné de telle sorte que le liquide haute pression pénètre dans la seconde chambre 11 via le conduit 5 tandis que la première chambre 10 se vide via le conduit 4. Le système à clapet 8 est inactif (clapet fermé). Sur le second mode de réalisation de l'invention qui est représenté sur la figure 3, le système de décharge 9 mis en oeuvre est un clapet navette. Il est connecté en voie principale par un branchement 60 au compartiment liquide de l'accumulateur 6. Ses voies secondaires consistent en des branchements 91, 92 aux 15 conduits 4 et, respectivement, 5. Le clapet navette 9 est un double clapet anti-retour comprenant une bille 90 intercalée entre deux sièges montés tête-bêche, aux extrémités des conduits 91 et 92. Il est conçu et ainsi taré que lorsque la pression régnant dans le 20 conduit 4 (et dans le conduit 91) est supérieure à celle qui règne dans le conduit 5 (et dans le conduit 92), et que la différence entre ces deux pressions excède une valeur-seuil donnée, la communication s'établisse entre les conduits 91 et 60 ; la sortie du conduit 92 reste obturée. Cette situation est illustrée sur la figure 4A. 25 Ainsi, en cas de choc générant une brutale surpression dans la première chambre, on obtient l'amortissement normalement accompli par l'accumulateur 6. Inversement, et de façon similaire, lorsque la pression dans le conduit 5 est supérieure à celle qui règne dans le conduit 4, et que la différence 30 entre ces deux pressions excède une valeur-seuil donnée, la communication s'établit entre les conduits 92 et 60, la sortie du conduit 91 restant obturée. Cette situation est illustrée sur la figure 4B. Ainsi, lors du rebond générant une brutale surpression dans la seconde chambre 11, on obtient également un amortissement par l'accumulateur 6. 35 Conformément à l'objectif de l'invention, on obtient donc ainsi un double amortissement des chocs au moyen d'un accumulateur unique. REVENDICATIONS 1. Circuit de commande hydraulique d'un vérin de levage à double effet (1), qui est équipé d'un accumulateur d'énergie (6), la mise en extension du vérin (1) provoquant le levage, lorsque l'une (10) de ses chambres -dite première chambre - est reliée à la haute pression, tandis que son autre chambre (11) -dite seconde chambre - est reliée à la basse pression, alors qu'inversement la rétraction du vérin provoque l'abaissement lorsque la première chambre (10) est reliée à la basse pression, et la seconde chambre (11) à la haute pression, l'alimentation de ces chambres en liquide hydraulique se faisant à partir d'une source hydraulique comprenant un réservoir (R) et une pompe (P) par l'intermédiaire d'un distributeur (V), via des conduits (4, 5), caractérisé par le fait que, d'une part, ledit accumulateur d'énergie (6) est connecté au conduit (4) alimentant la première chambre (10) du vérin (1) et que, d'autre part, le circuit est muni d'un système de décharge à clapet (8 ; 9) apte à permettre l'échappement d'un petit volume de liquide hydraulique hors de la seconde chambre (11) lorsque, ledit distributeur étant fermé, il se produit, par suite d'un choc, une brusque augmentation de la pression dans la première chambre (10) puis, par phénomène de rebond, dans la seconde chambre (11) . 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit 20 distributeur (V) est de type 4/3 et à centre tandem . 3. Circuit selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit système à clapet (8) est adapté pour ramener au réservoir (R) le petit volume de liquide hydraulique qui s'échappe hors de la seconde chambre (11). 4. Circuit selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit 25 système à clapet (8) est activé par la surpression régnant dans la première chambre (10) au cours du choc. 5. Circuit selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit système à clapet (8) est un clapet anti retour piloté pour s'ouvrir, monté sur un conduit (7) reliant le réservoir (R) au conduit (5) qui alimente la seconde chambre 30 (11) du vérin, le pilotage du clapet (8) étant obtenu par une liaison (81) avec l'autre conduit (4), alimentant la première chambre (10). 6. Circuit selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit système à clapet (9) est adapté pour ramener à l'accumulateurd'énergie (6) le petit volume de liquide hydraulique qui s'échappe hors de la seconde chambre (11). 7. Circuit selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit système à clapet (9) est activé par la surpression régnant dans la seconde chambre 5 (Il) au moment du rebond. 8. Circuit selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit système à clapet (9) est un clapet navette apte à autoriser la connexion hydraulique avec l'accumulateur d'énergie (6) de l'un ou de l'autre des deux conduits (4, 5) alimentant le vérin (1), à savoir du conduit (4 ou 5) dans lequel la pression est la 10 plus élevée, tout en coupant cette connexion pour l'autre conduit (5 ou 4) dans lequel la pression est plus faible. 9. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite première chambre (10) est la grande chambre du vérin (1) et ladite seconde chambre est la petite chambre, côté tige du piston (31) 15 10. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il équipe un chargeur agricole, un relevage sur tracteur agricole, ou un engin de travaux publics.