FR 2008083 A1 19700116 FR 6914769 A 19690508 69 14769 1 2008083 La présente invention concerne un mécanisme de commande hydraulique simple et efficace, particulièrement utile pour la commande d'un chariot ou d'une broche de machine-outil. Les machines-outils à commande numérique utilisent généralement des servo-commandes 5 électro-hydrauliques pour l'entraînement des chariots. Un type de commande électro-hydraulique, utilisant un servo-moteur hydraulique commandé par soupape, a tendance à devenir tout-à-fait inefficace, mais est très sensible aux commandes d'entrée. Une autre commande électro-hydraulique est la pompe dite servo-commandéë entraînant 10 un mouvement déterminé du moteur hydraulique. Cet entraînement est plus efficace que le moteur commandé par soupape, mais peut avoir une réponse assez lente à un signal d'entrée. Le mécanisme de la présente invention a pour bût de réaliser un compromis entre les deux types de commandes précités , afin de 15 conserver l'efficacité d'une pbmpe servo-commandéë tout eh gardant également la souplesse du moteur commandé par soupape, de sorte que la puissance délivrée par une pompe à débit variable soit réglée afin de la rendre proportionnelle à la charge ét de rendre ainsi le mécanisme,ou système, compensateur de charge. 20 Quand de l'huile sous pression circule à travers un moteur hydraulique et que la charge est augmentée sur le moteur, la pression du côté admission du moteur tend à s'élever et la pression du côté d'échappement du moteur tend à diminuer. En utilisant cette augmentation et cette diminution, ou cette augmentation de la dif-25 férence entre les deux,comme une soupape de commande, la puissance est augmentée pour compenser l'augmentation de charge. Il en résulte que le système est efficace du fait que la pression directe-est > maintenue pas plus élevée qu'elle n'a lieu de l'être et est rendue proportionnelle à la charge. Il est également avantageux daris^la 30 structure de la présente invention d'utiliser une pompe à débit variable plutôt que d'accumuler l'excès d'énergie d'une pompe à débit fixe. On évite ainsi une chaleur excessive et le système fonctionne avec un rendement de niveau élevé. Selon l'invention, il est fourni un mécanisme de commande 35 hydraulique pour actionner des éléments entraînés, particulièrement dans une machine-outil, par un moyen d'entraînement hydraulique entraîné par une pompe asservie à une pression de régulation pour compenser les variations de charge, dans lequel le moteur est relié à la pompe par une soupape de commande qui met également le moteur 40 en communication avec un réservoir, une soupape de décharge étant 69 14769 2 2008083 reliée à la pompe pour fournir ladite pression d_e régulation à la pompe et dans lequel un redresseur hydraulique est branché en dérivation sur ledit moteur,et sur lesdites soupapes de sorte que l'on utilise pour fournir la pression de régulation la pompe, soit 5 la pression d'admission du moteur, soit sa,pression d'échappement, ou la différence entre ladite pression d'admission et ladite pression d'échappement.. Afin que 1'invention puisse être comprise clairement, elle sera décrite au moyen d'exemples, avec référence aux dessins annexé^ 10 dans lesquels : La Figure 1 est une.vue schématique d'un système.compensateur de charge utilisant la pression d'admission du moteur comme pression de commande. Un système électrique à contre réaction est également œprésenté. Le tiroir 22 de la soupape de commande est représenté 15 poussé vers,la droite à titre d'illustration; La-Figure 2-est une vue en coupe agrandie suivant la ligne 2-2 de la Figure 1; La Figure 3 est.une vue schématique partielle d'un autre mode de réalisation qui pourrait remplacer l'unité G entourée de lignes 20 en pointillé à la Figure 1; La Figure 4 est une vue en coupe agrandie suivant la ligne 4-4 de la Figure 3; La Figure 5 est une vue schématique partielle d'un autre mode de réalisation qui pourrait remplacer l'unité H entourée de lignes 25 en pointillé à la Figure 1; La Figure 6 est une vue schématique d'un système compensateur de charge utilisant la pression d'échappement du moteur comme pression de commande. Le tiroir 22-1 de la soupape de commande est représenté déplacé à droite à titre d'illustration; 30 La Figure 7 est une vue schématique partielle , de réalisation qui pourrait remplacer l'unité G-l entourée par des . lignes enpointillé à la Figure 6; La Figure, 8 est une vue schématique partielle* d'un autre mode de réalisation de cette invention qui pourrait remplacer 1'unité 35, H—1. entouré par des lignes en pointillé à la Figure 6; La Figure 9 est une vue schématique d'un système compensateur de charge utilisant la différence entre la. pression d'admission et la pression d'échappement du moteur comme pression de commande. Le tiroir 22-2 de la soupape de commande est représenté déplacé 40 à droite à titre d'illustration; 69 14769 3 2008083 La Figure XO est une vue schématique partielle d'un autre mode de réalisation de cette invention qui pourrait remplacer l'unité G-2 entouré de lignes en pointillé à la Figure 9; et La Figure 11 est une vue schématique partielle d'un autre mode 5 de réalisation de cette invention qui pourrait remplacer l'unité H-2 entourée de lignes en pointillés à la Figure 9. En se référant maintenant à la Figure 1, celle-ci représente un moteur hydraulique réversible lo (pouvant être d'un type quelconque, incorporant un dispositif simple à piston et cylindre),une 10 pompe à débit variable 12 fournissant le fluide à la pression d'alimentation P_ à la conduite 43, et un réservoir 14. S Le moteur 10 est couplé à une charge 11 pouvant être une table ou chariot de machine-outil. Une soupape de commande 16 (qui, dans ce mode de réalisation, est une soupape de commande électro-hydrau-15 lique), pour la commande de direction et de vitesse, fait communiquer la pompe 12 et le réservoir 14 avec l'une ou l'autre des conduites 18 et 20 du moteur. Le sens de déplacement du tiroir 22 détermine celle des conduites 18 ou 20 qui est reliée au moteur 10, et celle qui est reliée au réservoir 14. 20 Le sens de déplacement du tiroir 22 de la soupape de commande 16 est à son tour déterminé par le système à contre-réaction représenté dans la partie supérieure droite de la Figure 1, qui est un système bien connu à contre-réaction électro-hydraulique, et qui n'est pas revendiqué comme faisant partie de cette invention. 25 Ce système obtient un signal de commande d'un comparateur 24 et le compare à une position ou vitesse de chariot obtenue par le capteur de contre-réaction 26. La grandeur et le sens de cette différence déterminent la grandeur et le sens de déplacement du tiroir 22 au moyen d'un moteur à couple constant 28, (soumis à une vitesse 30 d'avance de commande maximale désirée). La pompe 12 fournit le fluide sous pression à chaque extrémité de la soupape 16 par les conduites 15 et 17. En supposant que le signal en provenance du système de contre-réaction pousse le bras 11 du moteur à couple constant vers la droite, l'orifice 19 est 35 momentanément et partiellement obturé tandis que l'orifice 21 est momentanément et partiellement ouvert, cela augmente temporairement la pression à l'extrémité gauche et diminue la pression à l'extrémité droite de la soupape 16. Il s'en suit que le tiroir 22 de la soupape est déplacé vers la droite jusqu'à ce qu'il ait 40 trouvé une position d'équilibre, coiœtte représenté à la Figure 1. 69 1476? 4 2008083 La conduite 18 communique avec l'orifice 23 du redresseur hydraulique 30. La conduite 20 communique avec l'orifice 25 du redresseur hydraulique 30. Lorsque la pression à l'extrémité gauche de la soupape 16 est temporairement augmentée, la pression à l'extrémité 5 gauche du redresseur hydraulique 30 est également temporairement augmentée. De même, lorsque la pression à l'extrémité droite de la soupape 16 est temporairement diminuée, la pression à l'extrémité droite du redresseur hydraulique 30 est également temporairement diminuée. Ces variations de la pression déplacent le tiroir 36 du 10 redresseur hydraulique 30 vers la droite, soumettant ainsi la chambre gauche 40 de la soupape de décharge 42 à la pression de la conduite 18 par l'orifice 23 et la conduite 38. Le tiroir reste toujours déplacé dans la même direction que le tiroir 22. Par exemple, en supposant de nouveau que le tiroir 22 15 soit déplacé vers la droite comme représenté à la Figure 1, il existe trois forces s'exerçant sur ce tiroir 22. Celles-ci sont la force du fluide â T'extrémitédroite de la soupape 16, la force du fluide à l'extrémité gauche de la soupape 16, et une "force d'écoulement" due à la circulation du fluide par les orifices 27 et 29. 20 Selon le théorème de Bernoulli , lorsque le tiroir 22 se déplace vers la droite, cette'ïorce d'écoulement" à tendance à déplacer le tiroir 22 vers la gauche. Ainsi, pour surmonter cette"force d'écoulement", lorsque le tiroir 22 se déplace vers la droite, la pression du fluide à l'extrémité gauche de la soupape 16 est toujours mainte-25 nue légèrement plus élevée qu'à l'extrémité droite. L'inverse s'applique lorsque le tiroir 22 se déplace vers la gauche. Par conséquent, le déplacement du tiroir 36 se fait toujours dans le même sens que celui du tiroir 22. La soupape de décharge 42 comporte un élément mobile 50 qui 30 possède à son tour trois pistons 56, 58 et 59. Les pistons divisent la soupape 42 en une première chambre d'extrémité 40, une première chambre centrale 44, une seconde chambre centrale 45 et une seconde chambre d'extrémité 46. Comme démontré par l'analyse précédente, la pression dans la chambre 40 est toujours identique à la pression 35 d'admission P^ dans le moteur 10. La première chambre centrale 44 communique avec un premier dispositif de commande à piston et cylindre 61 de la pompe à débit variable 12. La seconde chambre centrale 45 communique avec un second dispositif de commande 63 à piston et cylindre de la pompe à débit variable 12. La chambre 40 d'extrémité droite 46 de la soupape de décharge 42 communique avec 69 14769 5 2008083 la pression d'alimentation Pg par la conduite 47. L'orifice 52 communique avec la soupape de décharge 42 de sorte que lorsque l'élément de soupape 50 se déplace vers la droite, l'orifice 52 est fermé. L'orifice 53 communique avec la soupape de décharge 42 5 de sorte que lorsquel'élément de soupape 50 se déplace vers la droite, l'orifice 53 est ouvert. L'élément de poussée 54 sert à fournir une charge préalable à l'élément mobile de soupape 50 de la soupape de décharge 42 pour déterminer la pression d'alimentation minimale Pg ou la chute de pression Pv^ par l'orifice amont 10 (orifice 27 si le tiroir 22 de la soupape de commande se déplace vers la droite, orifice 29 si le tiroir 22 se déplace vers la gauche) de la soupape 16. Cela peut se vérifier par un équilibrage des efforts s'exerçant sur l'élément 50. L'effort agissant vers la gauche est le produit de la surface extrême A du piston 59 par la 15 pression d'alimentation P . L'effort agissant vers la droite est l'effort F de l'élément de poussée 54 augmenté de la pression P^ du côté d'admission du moteur 10 multiplié par la surface extrême A1 du piston 56. Le total des forces agissant sur le tiroir 50 peut s'exprimer mathématiquement comme suit : 20 F + P. A. = P A s 11 s ou, étant donné que les surfaces extrêmes A et A^ des deux pistons 59 et 56 sont égales, comme suit : , A 25 Pg - P^ est la chute de pression Pv^ par l'orifice amont (27 si le tiroir 22 de la soupape de commande se déplace vers la droite, 29 s'il se déplace vers la gauche) de la soupape 16. Ainsi, l'effort par unité de surface dû à 1'élement de poussée 54 est égal à la chute de pression par l'orifice amont de la soupape de comman-30 de, telle qu'elle est définie par la différence entre Pg et P^ qui est également égale à la moitié" de la pression d'alimentation minimale nécessaire pour le système. Si la charge augmente sur le moteur 10, P-^ augmente. Etant donné que P^ communique avec la chambre 40, on peut constater que le tiroir 50 est ainsi déplacé 35 yers la droite et tend à obturer l'orifice 52 et à ouvrir l'orifice 53. Cela tend à soumettre le premier dispositif de commande 61 à piston et cylindre à la pression d'alimentation P par l'orifice 55. Cela met également en communication le second dispositif 63 à piston et cylindre avec le réservoir 14 par l'orifice 53. L'in-40 clinaison du plateau régulateur de débit 12A de la pompe 12 est 69 14769 6 2008083 ainsi augmentée ce qui augmente alors le débit de ladite pompe pour faire face à l'augmentation de charge sur le moteur 10. La pression est ainsi maintenue proportionnelle à la charge et rend le système compensateur de charge. 5 Si la charge sur le moteur est maintenue constante, et que l'admission est, par exemple, doublée par le déplacement du tiroir 22 sur une distance double, l'écoulement à travers le moteur et par conséquent la vitesse de débit sera également doublée suivant la formule Q = KXv / Pv^ dans laquelle Pv^ = chute de pression par 10 l'orifice amont (27 si le tiroir 22 de la soupape de commande se déplace vers la droite,29 s'il se déplace vers la gauche) de la soupape 16; Q = vitesse d'écoulement; - déplacement du tiroir 22 de soupape; et K = constante. Etant donné que la chute de pression par l'orifice de la soupape 16 est constante, ce qui fut véri-15 fié plus haut, et que K est une constante par définition, la vitesse d'écoulement Q est seulement proportionnelle au déplacement Xv du tiroir 22 de la soupape. Etant donné que Q est également la vitesse d'écoulement par l'orifice aval, la même formule peut s'appliquer pour démontrer que Pv2 est également constante. Ainsi, 20 le système de la présente invention est-il linéaire (en ce sens que le doublement des déplacements du tirçir 22 de la soupape double la puissance du moteur 10). De plus, la puissance du moteur 10 ne dépend que du déplacement du tiroir 22 et est indépendante de la charge. 25 Pour la sécurité du système, il est représenté une soupape de sûreté 85. De même, les étranglements 57, 59 et 61 apportent une stabilité au système. Une caractéristique originale de cette invention réside dans la forme des orifices 52, 55 et 53. Comme représenté de façon plus détaillée à la Figure 2, ces orifices ont une 30forme angulaire et sont positionnés de sorte que le sommet de l'angle soit le premier et le dernier exposé à l'écoulement du fluide. Une telle forme d'orifice permet une variation progressive de l'écoulement au lieu d'un changement brusque qui pourrait engendrer une instabilité. 35 Maintenant, avec référence à la Figure 3, celle-ci représente un autre mode de réalisation qui pourrait être utilisé à la place de l'unité G entourésde lignes en pointillé à la Figure 1. Il est représenté une pompe à débit variable 112 comportant des dispositifs à piston et cylindre 161 et 163. La structure est ainsi sim-40 plifiéë d'une soupape de décharge à quatre voies 69 14769 7 2008083 à une soupape de décharge à trois voies 142. L'extrémité du piston 75 du dispositif 163 piston et cylindre est soumise à la pression d'alimentation P. et à une surface d'extré-mité plus faible que celle du piston 77. Dans ce mode de réalisation, 5 la surface d'extrémité du piston 75 est choisie comme étant la moitié de celle du piston 77. La pression s'exerçant sur le piston 77 est obligatoirement P chaque fois que le plateau régulateur 2 de débit de la pompe 112 est en équilibre. Là encore, si la charge 10 sur le moteur 10 de la Figure 1 vient à augmenter, la pression d'admission augmente également. La pression dans la conduite 38 serait ainsi augmentée ce qui augmenterait alors la pression dans la chambre 140. L'élément de soupape 150 serait ainsi déplacé vers la droite, en exposant le piston 77 à une plus grande proportion 15 de la pression d'alimentation Pg par l'orifice 153. De même, si la pression d'admission P^ dans le moteur 10 était réduite, l'élé-ment mobile de soupape 150 se déplacerait vers la gauche, en mettant en communication le fluide adjacent à la surface d'extrémité du piston 77 avec le réservoir 114. Ainsi, l'inclinaison du plateau 20 régulateur de débit de la pompe est modifiée pour compenser la variation de charge. En effectuant la même analyse que celle effectuée pour la Figure 1, on peut encore démontrer que F est égal , A à Pg -P^. De même, on peut démontrer que le système est linéaire 25 ainsi que compensateur de charge. Là encore, une caractéristique originale de cette invention réside dans la forme des orifices 152 et 153. Ceux-ci sont représentés avec plus de détails à la Figure 4. Les orifices sont de forme angulaire et positionnés de sorte que le sommet de 1'angle 30 soit le premier et le dernier à être exposé à l'écoulement du fluide par lesdits orifices. Cette forme d'orifice permet une variation progressive de l'écoulement au lieu d'un changement brusque qui engendrerait l'instabilité. Avec référence à l'unité H de la Figure 1, il est désiré que 35 le tiroir 22 de la soupape de commande 16 et le tiroir 36 de la soupape du redresseur hydraulique 30 se déplacent dàns la même direction. On obtient ceci par d'autres moyens que ceux représentés à la Figure 1. Les deux tiroirs pourraient être reliés mécaniquement l'un à l'autre ou pourraient faire partie intégrante de la même 40 soupape. Le second système est représenté à la Figure 5. Le tiroir 69 14769 8 2008083 122 de la soupape de commande est encore représenté déplacé à droite, à titre d'exemple. Le fluide s'écoule donc par la conduite 43, par l'orifice 127, dans la conduite 18,à travers le moteur 10, par le conduite 20, par l'orifice 129 et revient au réservoir 114„ 5 La pression P dans la conduite 18 est également appliquée à l'orifice 123. Si le tiroir de soupape 122 avait été déplacé vers la gauche, la pression d'admission dans le moteur 10 serait passée par la conduite 20 qui aurait été à son tour en communication avec l'orifice 123„ L'orifice 123 mène à la conduite 38 qui est en com-10 munication avec la chambre 40 de la soupape de décharge 42. Le. tiroir de la soupape du redresseur est ainsi d'une seule pièce avec? le tiroir 122 de la soupape de commande. Le déplacement du tiroir 122 de la soupape de commande peut être commandé par une liaison mécanique au moteur à couple constant 15 128 comme représenté à la Figure 5. Toutefois, ce déplacement pourrait être également commandé en utilisant un moyen à pression pi? comme à la Figure 1. De même ,1e dispositif à contre-réaction pourrait être d'un type différent. Si par exemple, on ne désire pas la commande numérique, le tiroir 122 de la soupape de commande psa'fi. 20 être déplacé à la main, ou peut être commandé par une contre-réaction mécanique basée sur la charge. D'autre part, le rôle du redresseur hydraulique 30 est de soumettre la chambre 40 de la soupape de décharge 42 à la ïsressioa du côté admission du moteur 10. Cela pourrait également se faire 25 de manières différentes par exemple au moyen d'une série de clapets de retenue. Ce mémoire a décrit jusqu'à maintenant un système hydraulique dans lequel la pression de commande appliquée à la soupape de décharge est la pression d'admission dans le moteur hydraulique. 30 Cependant, lorsque la charge sur le moteur hydraulique augmente, non seulement la pression d'admission dans ce moteur augmente, mais la pression d'échappement de ce moteur diminue. L'inverse est vrai si la charge diminue sur le moteur. Les modes de réalisation de œtte invention représentés aux Figures 6 à 8 montrent comment on 35 peut utiliser cette variation de la pression d'échappement pour commander l'admission du moteur. La Figure 6 représente un moteur hydrauliqua réversible 10-1 (pouvant être d'un type quelconque, comportant un dispositif à piston et cylindre), une pompe à débit variable 12-1 qui envoie 40 le fluide à la pression d'alimentation P dans la conduite 43-1, 69 14769 9 2008083 et un réservoir 14-1. Le moteur 10-1 est à son tour couplé à une charge (non représentée) pouvant être une table ou un chariot de machine-outil. Une soupape de commande 16-1 (qui, dans ce mode de réalisation, est 5 une soupape de commande électro-hydraulique), pour la commande directionnelle et la commande de vitesse, met en communication la pompe 12-1 avec l'une des conduites de moteur 18-1 ou 20-1 et le réservoir 14-1 avec l'autre de ces conduites. Celle des conduites 18-1 et 20-1 qui est reliée à la pompe 12-1 et au réservoir 14-1 10 dépend du sens de déplacement du tiroir 22-1. Le sens de déplacement du tiroir 22-1 de la soupape de commande 16-1 est déterminé par un système de contre-réaction similaire à celui représenté dans la partie supérieure droite de la Figure 1, qui est un système de contre-réaction électro-hydraulique bien 15 connu, qui n'est pas revendiqué comme faisant partie de cette invention, et qui n'est pas reproduit à la Figure 6. La pompe 12-1 envoie du fluide sous pression à chaque extrémité de la soupape 16-1 par les conduites 15-1 et 17-1. En supposant que le signal en provenance du système de contre-réaction 20 pousse le bras 11-1 du moteur à couple constant 28-1 vers la droite, l'orifice 19-1 est momentanément et partiellement obturé tandis que l'orifice 21-1 est momentanément et partiellement ouvert. La r pression est ainsi augmentée momentanément à l'extrémité gauche de la soupape 16-1 et diminuée à 1 'extrémité droite de la soupape 25 16-1. Il s'ensuit que le tiroir 22-1 de la soupape est déplacé vers la droite jusqu'à ce qu'il ait trouvé une position d'équilibre comme représenté à la Figure 6. La conduite 18-1 communique avec l'orifice 23-1 du redresseur hydraulique 30-1. La conduite 20-1 communique avec l'orifice 25-1 du redresseur hydraulique 30-1. 30 Lorsque la pression à l'extrémité gauche de la soupape 16-1 augmente momentanément, la pression à l'extrémité gauche du redresseur hydraulique 30-1 augmente aussi momentanément. De même, lorsque la pression à l'extrémité droite de la soupape 16-1 diminue momentanément, la pression à l'extrémité droite du redresseur hydraulique 35 30-1 diminue aussi momentanément. Ces variations de pression déplacent le tiroir 36-1 du redresseur hydraulique vers la droite, soumettant la chambre droite 46-1 de la soupape de décharge 42-1 à la pression de la conduite 20-1 par l'orifice 25-1 et la conduite 38-1. On notera que le tiroir 36-1 reste toujours déplacé dans 40 la même direction que le tiroir 22-1 comme on peut encore le 69 14769 10 2008083 démontrer par l'application du théorème de Bernoulli. La soupape de décharge 42-1 possède un élément mobile de soupape 50-1 qui possède à son tour trois pistons 56-1, 58-1, et 59-1. Les pistons divisent la soupape 42-1 en une première chambre 5 d'extrémité 40-1, une première chambre centrale 44-1, une seconde chambre centrale 45-1, et une seconde chambre d'extrémité 46-1. Comme représenté dans l'analyse précédente, la pression dans la chambre 46-1 est toujours la même que la pression d'échappement P2 du moteur 10-1. La première chambre centrale 44-1 communique avec 10 un premier dispositif de commande 61-1 àcylindre et piston de la pompe à débit variable 12-1. La seconde chambre centrale 45-1 communique avec un second dispositif de commande 63-1 à piston et cylindre de la pompe à débit variable 12-1. La chambre d'extrémité gauche 40-1 de la soupape de décharge 42-1 communique avec le ré-15 servoir 14-1. L'orifice 52-1 communique avec la soupape de décharge 42-1 de sorte que lorsque le tiroir de soupape 50-1 se déplace vers la droite, l'orifice 52-1 soit fermé. L'orifice 53-1 communique avec la soupape de décharge 42-1 de telle sorte que lorsque l'élément de soupape 50-1 se déplace vers la droite, l'orifice 53-1 20 soit ouvert. L'élément de poussée 54-1 sert à charger préalablement l'élément mobile de soupape 50-1 de la soupape de décharge 42-1 pour déterminer la pression d'alimentation minimale P ou la chute S de pression PV2 par l'orifice aval (29-1 si le tiroir 22-1 de la soupape de commande est déplacé vers la droite, 27-1 s'il est 25 déplacé vers la gauche) de la soupape 16. Cela peut se vérifier par équilibrage des efforts s'exerçant sur l'élément 50-1. L'effort agissant vers la gauche est le produit de la pression d'échappement P2 par la surface d'extrémité A^ du piston 59-1. L'effort agissant vers la droite est l'effort Fg de l'élément de poussée 54-1. L'ef-30 fort total s'exerçant sur le tiroir 50 peut s'exprimer mathématiquement comme suit: F Fs = *2*1 °» —1- " p2 A1 P, étant la chute de pression PT~ par l'orifice aval (29-1 si le 35 . tiroir 22-1 de la soupape de commande est déplacé vers la droite, 27-1 s'il est déplacé vers la gauche) de la soupape 16-1. Ainsi, l'effort par l'unité de surface dû à l'élément de poussée 54-1 est égal à la chute de pression par l'orifice aval de la soupape de commande, telle qu'elle est définie par la pression d'échappement 40 P2, qui est également égale à la moitié de la pression d'alimentation 69 14769 ii 2008083 minimale requise par le système. Si la charge augmente sur le moteur 10-1, 1?2 diminue. Etant donné que P2 communique avec la chambre 46-1, on peut constater que le tiroir 50-1 est ainsi déplacé vers la droite et tend à obturer l'orifice 52-1 et à ouvrir l'orifice 5 53-1. Cela tend à soumettre le premier dispositif 61-1 à piston et cylindre à la pression d'alimentation P par l'orifice 55-1. Le dispositif 63-1 à piston et cylindre est ainsi également mis en communication avec le réservoir 14 par l'orifice 53-1. L'inclinaison du plateau régulateur de débit de la pompe 12-1 est ainsi 10 augmentée ce qui augmente le débit de ladite pompe pour faire face à l'augmentation de charge sur le moteur 10-1. La pression envoyée au moteur 10-1 est donc maintenue proportionnelle à la charge ce qui rend le système compensateur de charge. En effectuant une analyse similaire à celle effectuée pour 15 la Figure 1, il peut être démontré que le système de ce mode de réalisation est également linéaire (c1est-à-dire que le doublement du déplacement du tiroir de soupape 22-1 double la puissance du moteur 10-1). Comme indiqué plus haut, la puissance ne dépend que du déplacement du tiroir 22-1 et est indépendante des conditions 20 de charge. Pour la sécurité du système, il est incorporé une soupape de sûreté 85-1. Les étranglements 57-1, 59-1, et 61-1 augmentent ' également la stabilité du système. Une caractéristique originale de l'invention réside dans la forme des orifices 52-1, 55-1, et 25 53-1. Ces orifices sont de forme angulaire et positionnés de sorte que le sommet de l'angle soit le premier et le dernier à être exposé à l'écoulement du liquide. Ils sont donc similaires à ceux représentés à la Figure 2. Cette forme des orifices permet une variation progressive de l'écoulement au lieu d'un changement 30 brusque qui engendrerait l'instabilité. La Figure 7 représente un autre mode de réalisation qui pourrait être utilisé à la place de l'unité G-i entourés de lignes en pointillé à la Figure 6. Une pompe à débit variable 112-1 possède des dispositifs à piston et cylindre 161-1 et 163-1. Cela 35 simplifie la structure d'une soupape de décharge à quatre voies à une soupape de décharge à trois voies 142-1. L'extrémité du piston 75-1 du dispositif à piston et cylindre 163-1 est soumise à la pression d'alimentation P , et a une surface d'extrémité plus faible que celle du piston 77-1. Dans ce mode de réalisation 40 la surface c!! extrémité un ^sis-ion 75-1 -sst choisie contras étant 69 14769 12 2008083 la moitié de celle du piston 77-1. La pression s1exerçant sur le piston 77-1 est obligatoirement P chaque fois que le plateau 2 régulateur de débit de la pompe 112-1 est en équilibre. Là encore, 5 si la charge sur le moteur 10-1 de la Figure 6 vient à augmenter, la pression d'échappement P2 diminue. La pression dans la conduite 38-1 serait ainsi diminuée ce qui ferait alors diminuer la pression dans la chambre 146-1. L'élément de soupape serait ainsi déplacé vers la droite, en exposant le piston 77-1 à une plus gran-10 de proportion de la pression d'alimentation P par l'orifice 153-1. S De même, si la pression d'échappement P2 du moteur 10-1 augmentait, l'élément mobile de soupape 150-1 se déplacerait vers la gauche, en mettant le fluide adjacent à la surface d'extrémité du piston 77-1 en communication avec le réservoir 114-1. En effectuant la même 15 analyse que celle effectuée pour la Figure 6, il peut être encore démontré que F est égal à Pr De même, on peut démontrer que le A système est linéaire ainsi que compensateur de charge. Là encore, une caractéristique originale de cette invention 20 réside en la forme des orifices 152-1 et 153-1. Ceux-ci sont identiques aux orifices 152 et 153 représentés avec plus de détail à la Figure 4. Avec référence à l'unité H-l entourés de lignes en pointillé à la Figure 6, on désire que le tiroir 22-1 de la soupape de com- 25 mande 16-1 et que le tiroir 36-1 de la soupape du redresseur hydraulique 30-1 se déplace dans la même direction. Cela peut se réaliser au moyen d'un autre mécanisme que celui représenté à la Figure 6. Les deux tiroirs pourraient être reliés mécaniquement l'un à l'autre ou pourraient constituer une unité intégrée et faire partie de la même soupape. Le second système est représenté à la Figure 8. Le tiroir 122-1 de la soupape de commande est représenté déplacé vers la droite à titre d'exemple. Le fluide s'écoule alors par la conduite 43-1, par l'orifice 127-1, par la conduite 18-1, à travers le moteur 10-1, par la conduite 20-1, par l'orifice 129-1 et retourne 35 au réservoir 141-1. La pression P2 dans la conduite 20-1 est également appliquée à l'orifice 123-1. Si le tiroir de soupape 122-1 est déplacé vers la gauche, la pression d'admission dans le moteur 10-1 passe par la conduite 20-1 et la pression dans la conduite 18-1 est alors appliquée à l'orifice 123-1. L'orifice 123-1 com-40 munique encore avec la conduite 38-1 qui communique avec la chambre 69 14769 13 2008083 46-1 de la soupape de décharge 42-1. Le tiroir de la soupape du redresseur est donc d'une seule pièce avec le tiroir 122-1 de la soupape de commande. Le déplacement du tiroir 122-1 de la soupape de commande peut être commandé par une liaison mécanique au moteur 5 à couple constant 128-1 comme représenté encore à la Figure 8. Ce déplacement pourrait également être commandé en utilisant un moyen à pression pilote comité à la Figure 6. De même, le dispositif De plus, le rôle du redresseur hydraulique 30-1 est d'exposer la chambre 46-1 de la soupape de décharge 42-1 à la pression d'échappement du moteur 10-1. Cela pourrait se faire également 15 par des moyens autres, par exemple par une série de clapets de retenue. On a donc représenté des systèmes compensateurs des variations de charge utilisant la pression d'admission ou la pression d'échappement du moteur pour commander le débit de la pompe. 20 Un troisième mode de réalisation est représenté aux Figures 9 à 11. Ce mode de réalisation fait appel à la variation de la différence entre la pression d'admission et la pression d'échappé-; ment du moteur pour commander le débit de la pompe. Le système est conçu de sorte que la chute de pression totale par les orifices 25 de la soupape de commande 16-2 soit constante. Maintenant, avec référence à la Figure 9, il y est représenté un moteur hydraulique réversible 10-2 (pouvant être d'un type quelconque, et comprenant un dispositif à piston et cylindre), une pompe à débit variable 12-2 qui envoie le fluide à la pression 30 d'alimentation P dans la conduite 43-2, et un réservoir 14-2> S Le moteur 10-2 est à son tour couplé à une charge (non représentée) , pouvant être une table ou chariot de machine-outil. Une soupape de commande 16-2, (qui, dans ce mode de réalisation, est une soupape de commande électro-hydraulique), servant à la commande 35 directionnelle et de vitesse, fait communiquer la pompe 12-2 avec l'une des conduites de moteur 18-2 et 20-2, et le réservoir 14-2 avec l'autre de ces conduites. Selon le sens de déplacement du tiroir 22-2 l'une ou l'autre des conduites 18-2 et 20-2 est en communication avec la pompe 12-2 et avec le réservoir ,14-2. 40 Le sens de déplacement du tiroir 22-2 de la soupape de commande 69 14769 14 2008083 16-2 est déterminé par un système de contre-réaction similaire à celui représenté à la partie supérieure droite de la Figure 1. La pompe 12-2 envoie du fluide sous pression à chaque extrémité de la soupape 16-2 par les conduites 15-2 et 17-2. En supposant 5 que le signal en provenance du système de contre-réaction pousse ou déplace le bras 11-2 du moteur à couple constant 28-2 vers la droite, l'orifice 19-2 est momentanément et partiellement obturé tandis que l'orifice 21-2 est momentanément et partiellement ouvert. La pression à l'extrémité gauche de la soupape 16-2 augmente ainsi 10 momentanément et la pression à l'extrémité droite de la soupape 16-2 diminue momentanément. Il s'ensuit que le tiroir .22-2 de la soupape se déplace vers la droite jusqu'à ce qu'il ait trouvé une position d'équilibre, comme représenté à la Figure 9. La conduite 18-2 communique avec les orifices 23-2 et 31-2 du redresseur 15 hydraulique 30-2. La conduite 20-2 communique avec l'orifice 25-2 du redresseur hydraulique 30-2. Quand la pression à l'extrémité gauche de la soupape 16-2 augmente momentanément, la pression à l'extrémité gauche du redresseur hydraulique 30-2 augmente aussi momentanément. De même, lorsque la pression à l'extrémité droite 20 de la soupape 16-2 diminue'momentanément, la pression à l'extrémité droite du redresseur hydraulique 30-2 diminue aussi momentanément. Ces variations de pression déplacent le tiroir 36-2 du redresseur hydraulique vers la droite en soumettant la chambre gauche élargie 78 de la soupape de décharge 42-2 à la pression dans la conduite 25 18-2 par l'orifice 23-2 et par la conduite 38-2. L-a chambre élargie droite 60 sera soumise à la pression régnant dans la conduite 20-2 par l'orifice 25-2 et par la conduite 76. Le tiroir 36-2 restera toujours déplacé dans la même direction que le tiroir 22-2 comme on peut le démontrer de nouveau en appliquant le théorème de 30 Bernoulli . La soupape de décharge 42-2 possède un élement mobile 50-2 qui comporte à son tour trois pistons 56-2, 58-2 et 59-2. Les pistons divisent la soupape 42-2 en une première chambre extrême 40-2, une première chambre centrale 44-2, une seconde chambre cen-35 traie 45-2 et une seconde chambre extrême 46-2. De même, le piston manchonné 62 divise en outre la soupape 42-2 en une première chambre élargie 78 et une seconde chambre élargie 60. Comme démontré par l'analyse précédente, la pression dans la chambre 78 est toujours identique à la pression d'admission P^ dans le moteur 40 10-2 et la pression dans la chambre 60 est toujours identique à 69 14769 •15 2008083 la pression d'échappement P2. La première chambre centrale 44-2 communique avec un premier dispositif de commande 61-2 à piston et cylindre de la pompe à débit variable 12-2. La seconde chambre centrale 45-2 communique avec un second dispositif de commande 63-2 5 à piston et cylindre de la pompe à débit variable 12-2. La chambre extrême droite 46-2 de la soupape de décharge 42-2 communique avec la pression d'alimentation Pg par la conduite 47-2. L'orifice 52-2 communique avec la soupape de décharge 42-2 de sorte que l1orifice 52-2 se ferme à mesure que l'élément 50-2 de la soupape se déplace 10 vers la droite. L'orifice 53-2 communique avec la soupape de décharge 42-2 de sorte que l'orifice 53-2 s'ouvre à mesure que l'élément 50-2 de la soupape se déplace vers la droite. L'élément de poussée 54-2 sert à exercer une charge préalable sur l'élément mobile 50-2 de la soupape de décharge 42-2 pour déterminer la pres-15 sion d'alimentation minimale Pg ou la chute de pression totale Pv par les orifices 27-2 et 29-2 de la soupape 16-2. Cela peut se vérifier par équilibrage des efforts s'exerçant sur l'élément 50-2. L'effort agissant vers la gauche est égal au produit de la pression d'alimentation P par la surface extrême A du piston 59-2 aug- S 20 menté du produit de la pression d'.échappement P2 par la surface extrême A2 du piston manchonné 62. L'effort agissant vers la droite est le produit de l'effort F de l'élément de poussée 54-2 augmenté de la pression P^ à l'admission du moteur 10-2 par la surface d'extrémité A2 du piston 60. L'effort total agissant sur le tiroir 25 50-2 peut être exprimé mathématiquement comme suit : Fs + P1A2 = PsA + P2A2 Ou, étant donné que les surfaces d'extrémité A et A2 des deux pistons 59-2 et 62 sont égales, comme suit : fk = (ps - P,) + P2 3° A Pg - étant la chute de pression Pvl par l'orifice amont (27-2 si le tiroir 22-2 de la soupape de commande est déplacé vers la droite, 29-2 s'il est déplacé vers la gauche) de la soupape 16-2, et P2 étant la chute de pression Pv2 par 1'orifice aval. L'effort 35 par unité de surface dû à l'élément de poussée 54-2 est donc égal à la chute de pression totale par les orifices 27-2 et 29-2 de la soupape de commande 16-2 telle que définie par P2 augmentée de la différence entre P et P^. Si la charge augmente sur le moteur 10-2, P^ augmente et P2 diminue. Etant donné que P^ communique avec 40 la chambre 78 et que P2 communique avec la chambre 60, on peut 69 14769 16 2008083 constater que le tiroir 50-2 est ainsi déplacé vers la droite et qu'il ouvre l'orifice 53-2. Cela tend à soumettre le premier dispositif 61-2 à piston et cylindre à la pression d'alimentation P S par l'orifice 55-2. Cela tend également à faire communiquer le dis-5 positif 63-2 à piston et cylindre avec le réservoir 14-4 par l'orifice 53-2. L'inclinaison du plateau régulateur de débit de la pompe 12-2 est donc augmentée ce qui augmente le débit de ladite pompe pour faire face à l'augmentation de charge sur le moteur 10-2. La pression envoyée au moteur 10-2 est donc maintenue proportionnelle 10 à la charge et le système est ainsi rendu compensateur de charge. Si la charge est maintenue constante sur le moteur 10-2, et que l'admission est, par exemple, doublée par le déplacement du tiroir 22-2 sur une distance double, l'écoulement à travers le moteur et par conséquent, la puissance aura également doublé confor-15 mément à la formule Q = KXv ,/P^. Dans laquelle Pv = chute de pression totale par les orifices 27-2 et 29-2 de la soupape 16-2; Q = vitesse d'écoulement? Xv = déplacement du tiroir 22-2 de la soupape; et K = constante. Etant donné que la chute de pression totale P par les orifices 27-2 et 29-2 de la soupape 16-2 est 20 constante, comme on l'a vérifié plus haut, et que K est une constante par définition, la vitesse d'écoulement Q est proportionnelle au déplacement Xv du tiroir 22-2 de la soupape. En effectuant une analyse similaire à celle effectuée pour la Figure 1, on peut démontrer que le système de ce mode de réalisation est linéaire 25 (c'est-à-dire que la puissance du moteur 10-2 est doublée quand on double le déplacement du tiroir de soupape 22-2). De même, comme on l'a démontré plus haut, la puissance ne dépend que du déplacement du tiroir 22-2 et est indépendante de la charge. Pour la sécurité du système, il est représenté une soupape 30 de sûreté 85-2. Les étranglements 57-2, 59-2, 61-2 et 63-2 augmentent également la stabilité du système. Les caractéristiques originales de cette invention résident dans la forme des orifices 52-2, 55-2 et 53-2. Ces orifices sont identiques à ceux représentés à la Figure 2. 35 La Figure 10 représente un autre mode de réalisation qui pour rait être utilisé à la place de celui entouré de lignes en pointillé à la Figure 9, et identifié par le repère G-2. Il est représenté une pompe à débit variable 112-2 comportant des dispositifs 161-2 et 163-2 à piston et cylindre. La structure est ainsi simpli-40 fiée de celle d'une soupape de décharge à quatre voies à celle d'une 69 14769 17 2008083 soupape de décharge à trois voies 142-2. L'extrémité du piston 75-2 du dispositif 163-2 à piston et cylindre est soumise à la pression d'alimentation P et à une surface extrême plus petite que celle du piston 77-2. Dans ce mode de réalisation, la surface 5 extrême du piston 75-2 est choisie comme étant la moitié de celle du piston 77-2. La pression s'exerçant sur le piston 77-2 est obligatoirement P chaque fois que le plateau régulateur de débit de - A la pompe 112-2 est en équilibre. Là encore, si la charge augmente 10 sur le moteur 10-2 de la Figure 9, la pression d'admission P^ augmente également et la pression d'échappement Pg diminue. La pression dans la conduite 38-2 serait ainsi augmentée ce qui augmenterait alors la pression dans la chambre 178. Cela diminuerait également la pression dans la conduite 76 et déplacerait alors 15 l'élément de soupape 150-2 vers la droite, en soumettant le piston 77-2 à une plus grande proportion de la pression d'alimentation Pg par l'orifice 153-2. De même, si la pression d'admission P^ dans le moteur 10-2 diminuait, et si la pression d'échappement P2 augmentait, l'élément mobile de soupape 150-2 se déplacerait vers la 20 gauche, en mettant le fluide adjacent à la surface extrême du piston 77-2 en communication avec le réservoir114-2. En effectuant la même analyse que celle de la Figure 9, on peut encore démontrer que F = P„ + P_ - P1. De même, on peut démontrer que le système A S X ' A 25 est linéaire ainsi que le compensateur de charge. Là encore, une caractéristique originale de cette invention réside dans la forme des orifices 152-2 et 153-2. Ceux-ci sont similaires aux orifices 152 et 153 représentés avec plus de détail à la Figure 4. 30 Avec référence à l'unité H-2, entourée de lignes en pointillé à la Figure 9, on désire que le tiroir 22-2 de la soupape de commande 16-2 et le tiroir 36-2 de la soupape du redresseur hydraulique 30-2 se déplacent dans la même direction. Cela peut se faire par d'autres moyens que ceux représentés à la Figure 9. Les deux 35 tiroirs pourraient être reliés mécaniquement l'un à l'autre ou pourraient former une seule unité et faire partie de la même soupape. Le second système est représenté à la Figure 11. Le tiroir 122-2 de la soupape de commande est représenté déplacé à droite à 40 titre d'exemple. Le fluide s'écoule alors par la conduite 43-2, 69 14769 18 2008083 par l'orifice 127-2, par la conduite 18-2, à travers le moteur 10-2, par la conduite 20-2, par l'orifice 129-2, et revient au réservoir 142-2. La pression dans la conduite 18-2 -ést également transmise à la conduite 38-2. La pression P2 dans la conduite 20-2 5 est également transmise à la conduite 76. Si le tiroir de soupape 122-2 avait été déplacé vers la gauche, la pression d'admission dans le moteur 10-2 serait amenéepar la conduite 20-2 laquelle serait à son tour en communication avec la conduite-38-2. De même, la conduite 1R-2 serait en communication avec la conduite 76. La 10 conduite 38-2 conduit de nouveau à la chambre 78 et la conduite' 76 conduit à la chambre 60. Le tiroir de la soupape du redresseur ne forme donc qu'une seule pièce avec le tiroir 122-2 de la soupape de commande. De même, le mode de commande du déplacement du tiroir 122-2 de la soupape de commande peut être une liaison méca-15 nique avec le moteur à couple constant 128-2 comme représenté de nouveau à la Figure 11. Il est évident que ce déplacement pourrait être commandé en utilisant des pressions pilotes comme à la Figure 9. De même, le dispositif de contre-réaction pourrait être d'un type différent. Si l'on ne désire pas la commande numérique par 20 exemple, le tiroir 122-2 de la soupape de commande peut être déplacé à la main ou peut être commandé.par une contre-réaction mécanique à partir de la charge. D'autre part, le rôle du redresseur hydraulique 30-2 est de soumettre les chambres 78 et 60 de la soupape de décharge 42-2 25 aux pressions d'admission et d'échappement, respectivement, du moteur 10-2. Cela pourrait se faire également de manières différentes comme par exemple par une série de clapets de retenue. 69 14769 19 2008083 REVENDICATIONS 1. Un mécanisme de commande hydraulique actionnant des éléments entraînés, particulièrement dans une machine-outil, par un moyen d'entraînement hydraulique entraîné par une pompe asservie à une 5 pression de commande pour compenser les variations de charge, caractérisé par le fait que le moteur est relié à la pompe par une soupape de commande qui relie également le moteur à un réservoir, qu'une soupape de décharge est reliée à la pompe pour y amener ladite pression de commande et qu'un redresseur hydraulique est 10 branché aux bornes dudit moteur et sur lesdites soupapes, de sorte que l'on utilise, pour fournir la pression de commande à la pompe, soit la pression d'admission du moteur, soit sa pression d'échappement ou bien la différence entre ladite pression d'admission et ladite pression d'échappement. 15 2. Le mécanisme de commande hydraulique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pompe est susceptible de fournir une pression de débit variable. 3. Le mécanisme de commande hydraulique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la soupape de décharge relie la 20 pompe audit réservoir, ladite soupape de décharge comportant un élément mobile dont le déplacement détermine la pression de débit de la pompe. 4. Le mécanisme de commande hydraulique selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que la pompe comporte un plateau de 25 régulation du débit réglable angulairement, dont la position angulaire règle le débit de la pompe, et deux dispositifs à piston et cylindre sur les côtés diamétralement opposés dudit plateau régulateur de débit, une extrémité de chaque piston étant en contact avec ledit plateau régulateur de débit de sorte que l'extension relative 30 des pistons commande la position angulaire dudit plateau régulateur de débit par rapport à la verticale. 5. Le mécanisme de commande hydraulique selon la revendication 4 complémentaire de la revendication 3, caractérisé par le fait que la soupape de décharge comporte au moins un premier orifice faisant 35 communiquer le réservoir avec un des dispositifs à piston et cylindre de ladite pompe, un second orifice faisant communiquer sélectivement la pompe avec au moins un des dispositifs à piston et cylindre, ledit élément mobile de soupape étant prévu pour obturer lesdits orifices de façon variable, et un élément de poussée 40 poussant ledit élément mobile dans une direction. 69 14769 20 2008083 6. Le mécanisme de commande hydraulique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdits orifices de la soupape de déchar ge ont une forme angulaire et sont positionnés dans une chambre de la soupape de décharge de sorte que le sommet de l'angle desdits 5 orifices doit être ouvert en premier et obturé en dernier par le déplacement dudit élément mobile de soupape. 7. Le mécanisme de commande hydraulique selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la soupape de décharge comporte deux orifices de forme triangulaire positionnés de sorte que le sommet 10 de l'un des triangles soit orienté vers le sommet de l'autre triangle. 8. Le mécanisme de commande hydraulique selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'un troisième orifice de forme rectangulaire est positionné entre les deux orifices triangulaires. 15 9. Le mécanisme de commande hydraulique selon la revendication 7 ou 8, caractérisé par le fait que l'élément mobile de la soupape de décharge comporte deux ou trois pistons espacés et reliés entre eux, coopérant chacun avec un orifice. 10. Le mécanisme de commande hydraulique selon la revendication 4, 20 5, 6, 7, 8 ou 9, caractérisé par le fait que les dispositifs à piston et cylindre de la pompe ont des pistons de surface transversale différente, de sorte que la surface du piston qui tend à faire diminuer la position angulaire du plateau régulateur de débit soit une fraction de la surface du piston qui tend à faire augmenter 25 cette position angulaire du plateau régulateur de débit. 11. Le mécanisme de commande hydraulique selon la revendication 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caractérisé par le fait que le redresseur hydraulique est branché sur la soupape de commande ainsi qù'entre le côté haute pression du moteur et une chambre de la soupape de décharge, 30 de sorte que le déplacement dudit élément mobile de la soupape de décharge dans une direction donnée dépend de l'effort dudit élément de poussée, augmente de la pression d'un côté du moteur et diminué de la pression de la pompe. 12. Le mécanisme de commande hydraulique selon la revendication 9, 35 caractérisé par le fait que l'un des pistons de l'élément mobile de la soupape de décharge comporte un piston manchonné.