Brevet FR3090761A1 — publié le 20200626

Description Titre de l'invention : Convertisseur de pression hydraulique, procédé de conversion de pression hydraulique et véhicule équipé Domaine technique [0001] La présente invention concerne le domaine des dispositifs générateurs de pression hydraulique. [0002] Plus précisément, la présente invention concerne le domaine des convertisseurs de pression hydraulique. [0003] La présente invention s'applique aussi bien aux amplificateurs de pression hy- draulique qu'aux réducteurs de pression hydraulique. Cependant pour simplifier la description, celle-ci sera faite par la suite essentiellement en regard des amplificateurs de pression hydraulique sans que cela ne soit limitatif [0004] La présente invention trouve par exemple application dans la réalisation d'un ampli- ficateur de pression hydraulique destiné à assurer l'alimentation d'une réserve de fluide hydraulique sous haute pression permettant l'actionnement de freins d'un véhicule, par exemple mais non limitativement d'une remorque. Technique antérieure [0005] On connaît différents systèmes amplificateurs de pression hydraulique. [0006] On connaît en particulier des amplificateurs de pression hydraulique à piston. De tels amplificateurs à piston sont notamment commercialisés par la société MINIBOOSTER. [0007] Comme on l'a représenté sur la figure 1 annexée, les amplificateurs de pression hy- draulique à piston comprennent généralement un boîtier 10 comprenant deux chambres de sections différentes 20, 30 qui logent un piston étagé 40 comprenant deux tronçons 42, 44 dont les sections sont respectivement complémentaires desdites chambres 20, 30. [0008] La chambre 20 recevant le tronçon de piston 42 de grande section est scindée en deux sous-chambres : une chambre d'entrée 22 et une chambre intermédiaire 24. [0009] Lorsqu'une pression hydraulique est appliquée dans la chambre d'entrée basse pression 22 sur le tronçon de piston 42 de grande section, on recueille une pression plus élevée dans la chambre de sortie 30 contenant le tronçon de piston 44 de faible section. [0010] Le rapport de pression entre la pression appliquée dans la chambre d'entrée 22 et la pression régnant dans la chambre de sortie 30 est égal au rapport entre les sections des deux tronçons 42, 44. 2 [0011] Le piston 40 est déplacé à translation dans le boîter 10 en va et vient successifs, par contrôle de la course du piston grâce à des capteurs, tels que des valves de détection, pilotés mécaniquement en fins de course du piston, en combinaison avec une valve histahle sensible à l'état des capteurs de détection, qui assure cycliquement l'alimentation et la décharge de la chambre d'entrée 22 et la vidange de la chambre de sortie 30 haute pression. [0012] Un tel système est connu par exemple du document FR 3020841. [0013] BASE DE L'INVENTION [0014] Les systèmes convertisseurs de pression connus, notamment les amplificateurs de pression, ont déjà rendu de grands services. [0015] Cependant, la Déposante considère que les systèmes connus peuvent encore être per- fectionnés. [0016] La présente invention a donc maintenant pour but de proposer un système convertisseur, notamment amplificateur, de pression, présentant des performances supérieures aux systèmes connus de l'état de la technique. [0017] Ce but est atteint selon la présente invention, grâce à un dispositif convertisseur de pression hydraulique comprenant un boîtier comportant au moins deux chambres de sections différentes qui logent un piston étagé comprenant deux tronçons de piston de sections respectivement complémentaires des chambres, le piston divisant la chambre de grande section en une première chambre active et une chambre intermédiaire et la chambre de faible section définissant une deuxième chambre active, et des moyens de contrôle du déplacement du piston, caractérisé par le fait qu'il comprend une liaison entre la chambre intermédiaire et la deuxième chambre active, pour diriger du fluide dans la deuxième chambre active à partir de la chambre intermédiaire, afin d'alimenter la deuxième chambre active à partir de la chambre intermédiaire sur une séquence de déplacement du piston. [0018] Selon un mode de réalisation préférentiel le but précité est atteint grâce à un dispositif amplificateur de pression hydraulique comprenant un boîtier comportant au moins deux chambres de sections différentes qui logent un piston étagé comprenant deux tronçons de piston de sections respectivement complémentaires des chambres, le piston divisant la chambre de grande section en une chambre d'entrée et une chambre intermédiaire et la chambre de faible section définissant une chambre de sortie, et des moyens de contrôle du déplacement du piston, caractérisé par le fait qu'il comprend une liaison entre la chambre intermédiaire et la chambre de sortie, pour diriger du fluide dans la chambre de sortie à partir de la chambre intermédiaire, afin d'alimenter la chambre de sortie à partir de la chambre intermédiaire sur une séquence de déplacement du piston. [0019] Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention : 3 - la liaison prévue entre la chambre intermédiaire et la chambre de sortie est une liaison à sens unique, passante dans le sens allant de la chambre intermédiaire vers la chambre de sortie, - la liaison est formée d'un clapet anti-retour, - le clapet anti-retour est intégré dans une paroi séparant la chambre intermédiaire et la chambre de sortie. [0020] Comme on le verra par la suite, l'invention s'applique soit à un convertisseur comprenant une seule chambre travaillant en augmentation de pression sur la course aller seulement du piston, soit à un convertisseur à deux chambres travaillant en augmentation de pression respectivement sur les courses aller et retour du piston. [0021] L'invention concerne également les véhicules équipés d'un convertisseur, notamment d'un amplificateur, du type précité. [0022] L'invention concerne par ailleurs un procédé de conversion, notamment d'amplification, de pression hydraulique, à l'aide d'un l'eider comprenant deux chambres de sections différentes qui logent un piston étagé comprenant deux tronçons de piston de section respectivement complémentaire des chambres, caractérisé par le fait qu'il comprend l'étape consistant à injecter un fluide à partir d'une chambre intermédiaire vers la chambre haute pression de sortie, à l'aide d'une liaison existant entre la chambre intermédiaire et la chambre haute pression de sortie, pour alimenter la chambre de sortie à partir de la chambre intermédiaire sur une séquence de déplacement du piston. Brève description des dessins [0023] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : [0024] [fig.1] [0025] La figure 1 précédemment décrite représente une vue schématique d'un dispositif amplificateur de pression hydraulique connu de l'état de la technique, [0026] [fig.2] [0027] La figure 2 représente un premier mode de réalisation d'un dispositif amplificateur de pression hydraulique conforme à la présente invention selon lequel la liaison prévue entre la chambre intermédiaire et la chambre haute pression de sortie est formée d'un clapet anti-retour, [0028] [fig.3] [0029] La figure 3 représente un mode de réalisation selon lequel, le clapet anti-retour est intégré dans une paroi séparant la chambre intermédiaire et la chambre haute pression, et 100301 Ifig.41 [0031] La figure 4 représente une autre variante de réalisation conforme à la présente invention selon laquelle le convertisseur comprend deux chambres travaillant en augmentation de pression respectivement sur les deux phases de déplacement en aller et retour du piston. Description des modes de réalisation [0032] La structure générale du convertisseur de pression conforme à la présente invention est connue en soi. Elle ne sera donc pas décrite dans le détail par la suite. [0033] Par ailleurs, comme indiqué précédemment, afin de simplifier la description, on décrira par la suite essentiellement un convertisseur de pression formant amplificateur de pression. Cependant l'invention n'est pas limitée à la réalisation d'un amplificateur de pression. Elle peut également s'appliquer à un réducteur de pression. [0034] On rappelle, en regard des figures 2 à 4 annexées, que le convertisseur de pression conforme à la présente invention comprend essentiellement un corps 100 qui définit trois chambres 122, 130, 124 formant respectivement chambre d'entrée basse pression 122, chambre de sortie haute pression 130 et chambre intermédiaire 124. [0035] Lc corps 100 loge un piston 140 étagé comprenant deux tronçons de piston 142, 144 dont les sections sont respectivement complémentaires de la chambre d'entrée 122 et de la chambre de sortie 130. [0036] La chambre d'entrée 122 et la chambre de sortie 130 sont placées sur des côtés opposés de part et d'autre du piston 140. [0037] La chambre intermédiaire 124 possède une section identique à la chambre d'entrée 122 pour recevoir à coulissement le tronçon de piston 142 de grande section. [0038] Lc boîtier 100 possède ainsi une chambre 120 dans laquelle se déplace le tronçon 142 de grande section du piston. Le tronçon 142 de grande section du piston 140 divise la chambre 120 en deux sous-chambres 122 et 124. [0039] La chambre de sortie 130 communique avec un module 136, par exemple un accu- mulateur de fluide sous pression, par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 132 passant dans le sens allant de la chambre de sortie 130 vers le module 136. Lc module 136 peut être tout consommateur hydraulique, appareil utilisateur, machine, circuit situé en aval. [0040] Lorsqu'une pression hydraulique est appliquée dans la chambre d'entrée basse pression 122, sur le tronçon de piston de grande section 142, on recueille une pression plus élevée dans la chambre de sortie 130 contenant le tronçon de sortie de faible section 144, selon un rapport correspondant au rapport entre les sections de deux tronçons 142, 144 du piston 140. [0041] Ce fluide sous pression peut être recueilli dans le module 136 par l'intermédiaire du clapet 132. [0042] La pression hydraulique appliquée dans la chambre d'entrée basse pression 122 tend à déplacer le tronçon de grande section 142 du piston vers la chambre intermédiaire 124 et la chambre de sortie haute pression 130 pour ce qui est du tronçon 144 de faible section. Dans cette phase, la chambre d'entrée 122 s'expanse, tandis que la chambre intermédiaire 124 et la chambre de sortie 130 se réduisent en volume. [0043] Une fois que le piston 140 a atteint sa fin de course, l'alimentation des chambres est inversée. Du fluide est injecté dans la chambre intermédiaire 124 pour repousser le tronçon 142 de grande section du piston vers la chambre d'entrée 122. Au cours de cette phase retour, le volume de la chambre intermédiaire 124 et de la chambre de sortie 130 s'expanse tandis que le volume de la chambre d'entrée 122 sc réduit. [0044] Le système est alors prêt pour un nouveau cycle de déplacement aller/retour du piston 140 comme indiqué précédemment. [0045] Les moyens de détection de fin de course du piston 140 et de contrôle des ali- mentations des différentes chambres sont connus en soit et ne seront donc pas décrits dans le détail par la suite. [0046] Comme on le voit sur les figures annexées et comme indiqué précédemment, dans le cadre de la présente invention, il est prévu une liaison 150 entre la chambre intermédiaire 124 et la chambre de sortie 130 pour diriger dans la chambre de sortie 130, qui forme une deuxième chambre active, du fluide provenant de la chambre intermédiaire 124 lors de la séquence retour du piston. [0047] Plus précisément, comme on le voit sur les figures annexées, selon l'invention, la liaison 150 précitée comprend un clapet anti-retour 152 passant dans un sens unidirectionnel de la chambre intermédiaire 124 vers la chambre de sortie 130. [0048] Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 2, le clapet anti-retour 152 est placé dans une canalisation 154 reliant la chambre intermédiaire 124 à la chambre de sortie 130. [0049] L'alimentation de la chambre de sortie 130 à partir de la chambre intermédiaire 124 pendant la séquence de retour du piston, permet d'appliquer une pression d'entrainement sur toute la surface potentiellement motrice du piston 140 à savoir la surface transversale de la petite section du tronçon 144 de piston au niveau de la chambre de sortie 130 et la couronne du grand tronçon 142 qui entoure ce petit tronçon au niveau de la chambre intermédiaire 124. [0050] Les modalités d'alimentation des chambres d'entrée 122 et intermédiaire 124 pendant les différentes séquences successives d'entrainement et déplacement du piston 140 en aller et retour, peuvent faire l'objet de différents modes de réalisation. [0051] Selon le mode de réalisation particulier illustré sur les figures annexées, ces moyens d'alimentation comprennent une source de pression 160 reliée par l'intermédiaire d'un 6 distributeur 170, deux voies, deux positions, et éventuellement par l'intermédiaire d'un réducteur ou gicleur 162, alternativement à la chambre d'entrée 122 ou à la chambre intermédiaire 124. Le distributeur 170 relie simultanément et alternativement l'autre de la chambre intermédiaire 124 et de la chambre d'entrée 122 à un réservoir 172 à pression atmosphérique. La source de pression peut être un appareil hydraulique tel qu'une pompe, ou un circuit hydraulique, ou partie de circuit, ou l'on prélève du fluide sous pression. [0052] Ainsi lorsque le distributeur 170 relie la source de pression 160 à la chambre d'entrée 122 pour alimenter et expanser celle-ci, il relie simultanément la chambre intermédiaire 124 au réservoir 172 pour permettre de vidanger la chambre intermédiaire 124. Simultanément la chambre de sortie 130 est mise en pression et peut se vider par l'intermédiaire du clapet de sortie 132, par exemple vers un accumulateur de fluide sous pression. [0053] Lorsque le distributeur 170 inversement relie la source de pression 160 à la chambre intermédiaire 124 pour alimenter et expanser celle-ci, il relie simultanément la chambre d'entrée 122 au réservoir 172 pour permettre de vidanger la chambre d'entrée 122. Simultanément la chambre de sortie 130 est alimentée en fluide par l'intermédiaire du clapet 152 pour optimiser la surface motrice du piston 140. [0054] Selon la variante de réalisation préférentielle représentée sur la figure 3, le clapet anti-retour 152 est intégré dans la paroi 110 du boîtier 100 qui entoure le tronçon 144 de faible section du piston 140 et sépare ainsi la chambre intermédiaire 124 et la chambre de sortie 130. [0055] L'homme de l'art comprendra que la récupération du fluide issu de la chambre inter- médiaire 124 pour alimenter la chambre de sortie 130 permet de raccourcir les cycles de fonctionnement, d'obtenir une élévation de pression plus rapide et des économies d'énergie. [0056] Tous les autres éléments de la figure 3, y compris la source de pression 160, le dis- tributeur 170, le réservoir 172 et le clapet de sortie 132 sont conformes aux modalités précédemment décrites en regard de la figure 2. [0057] On a également représenté sur la figure 4, une variante de réalisation selon laquelle le piston 140 travaille à l'augmentation de pression à la fois sur son trajet aller et sur son trajet retour en déplacement. [0058] Pour ce faire, le dispositif convertisseur présente une symétrie pai- rapport au plan moyen du tronçon 142 de piston, transversal à l'axe de déplacement 0-0. [0059] Ainsi, selon le mode de réalisation représenté sur la figure 4, le piston comprend un tronçon central 142 de grande section, prolongé respectivement de part et d'autre par deux tronçons 144.1 et 144.2 de plus faible section. [0060] Le boîtier 100 possède une chambre centrale 120 dans laquelle se déplace le tronçon 7 142 de grande section du piston. Le tronçon 142 de grande section du piston 140 divise ainsi la chambre centrale 120 en deux sous-chambres qui forment respectivement et alternativement chambre d'entrée 122 et chambre intermédiaire 124 selon le cycle de déplacement du piston aller ou retour. [0061] Le boîtier 100 possède par ailleurs de part et d'autre de la chambre centrale 120 deux chambres latérales formant alternativement des chambres de sortie haute pression 130.1 et 130.2. Les deux chambres latérales de sortie 130.1 et 130.2 accueillent respectivement l'un des tronçons 144.1 et 144.2 de faible section du piston. [0062] On notera que le boîtier 100 représenté sur la figure 4 intègre dans chacune des deux cloisons 110.1 et 110.2 séparant l'une des chambres latérales ou de sortie 130.1 et 130.2 et les sous-chambres de la chambre centrale 120, un clapet anti-retour respectif 152.1 et 152.2 passant dans le sens d'une sous chambre respective de la chambre centrale 120 vers la chambre de sortie 130.1 ou 130.2. [0063] On observe également sur la figure 4, des clapets anti-retour 132.1 et 132.2 reliés res- pectivement aux chambres de sortie 130.1 et 130.2 et débouchant sur des canalisations 134 reliées à l'entrée d'un accumulateur de pression 136. Les clapets anti-retour 132 sont passant dans le sens des chambres de sortie 130.1 et 130.2 vers l'accumulateur de pression 136. [0064] On a enfin représenté schématiquement sur la figure 4, une source de pression 160 reliée par l'intermédiaire d'un distributeur 170, deux voies, deux positions, et éventuellement par l'intermédiaire d'un réducteur ou gicleur 162, alternativement à l'une des deux sous-chambres de la chambre principale 120. Le distributeur 170 relie l'autre sous-chambre de la chambre principale 120 au réservoir 172. [0065] La course aller du piston 140, choisie arbitrairement de gauche à droite, est obtenue lorsque le distributeur 170 est placé dans une position telle que la sous-chambre gauche de la chambre principale 120 est alimentée par la source de pression 160. Le volume de la sous-chambre gauche de la chambre principale 120 s'expanse et au contraire les volumes de la sous-chambre droite de la chambre principale 120 et de la chambre de sortie droite 130.1 se réduisent. Cette chambre de sortie droite 130.1 monte en pression. Le fluide sous haute pression disponible dans la chambre de sortie droite 130.1 est dirigé vers l'accumulateur de pression 136 via le clapet anti-retour 132.1. Simultanément la chambre de sortie gauche 130.2 s'expanse. Elle est alimentée par la sous-chambre gauche de la chambre principale 120 via le clapet anti-retour 152.2. [0066] Symétriquement la course retour du piston 140, choisie arbitrairement de droite à gauche, est obtenue lorsque le distributeur 170 est placé dans une position telle que la sous-chambre droite de la chambre principale 120 est alimentée par la source de pression 160. Le volume de la sous-chambre dmite de la chambre principale 120 s'expanse et au contraire les volumes de la sous-chambre gauche de la chambre 8 principale 120 et de la chambre de sortie gauche 130.2 se réduisent. Cette chambre de sortie gauche 130.2 monte en pression. Le fluide sous haute pression disponible dans la chambre de sortie gauche 130.2 est dirigé vers l'accumulateur de pression 136 via le clapet anti-retour 132.2. Simultanément la chambre droite de sortie 130.1 s'expanse. Elle est alimentée par la sous-chambre droite de la chambre principale 120 via le clapet anti-retour 152.1. [0067] Le montage à double chambre illustré sur la figure 4 permet de régulariser les débits de pilotage, de fuite et le débit sortant dirigé vers l'accumulateur de débit 136. Il permet également de diminuer par deux le temps de remplissage de l'accumulateur 136. [0068] Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. 9 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5]