Dispositif compensateur de pression adapté à équiper un distributeur hydraulique du type proportionnel et distributeur hydraulique le comportant

Abstract

 Dispositif compensateur de pression pour un distributeur hydraulique de type proportionnel comprenant un tiroir distributeur, destiné à réguler la pression d'alimentation arrivant dans une chambre d'alimentation de ce tiroir distributeur (3) en fonction de la pression d'utilisation délivrée par ce tiroir distributeur, comportant un tiroir compensateur (60 portant un organe obturateur adapté à isoler hydrauliquement des canaux d'entrée et d'alimentation caractérisé en ce que l'organe obturateur est un clapet annulaire (63) adapté à coulisser sans jeu entre deux butées autour d'une partie décolletée du tiroir compensateur et à l'intérieur d'un alésage cylindrique (20) dans lequel débouche le canal d'alimenta­tion, en définissant au fond du logement une chambre (69) contenant le ressort de rappel (64) et communiquant en permanence par une canalisation (68, 68′) avec la chambre d'alimentation.

Description

[0001] L'invention concerne un dispositif compensateur de pression adapté à équiper un distributeur hydraulique du type proportionnel muni d'une canalisation pour la détection de la pression d'utilisation, ainsi qu'un distributeur hydraulique comportant ce dispositif compen­sateur de pression.

[0002] Un tel distributeur hydraulique du type proportionnel est décrit par le brevet FR-2.562.632. Ce distributeur hydraulique comprend : un tiroir distributeur coulissant dans l'alésage d'un stator et actionné par au moins une pression de pilotage, si bien que le tiroir, pourvu d'encoches de progressivité, se déplace devant des lumières prévues dans l'alésage du stator, alors que son alimentation est assurée au travers d'un tiroir compen­sateur ; ainsi que, à l'intérieur du stator, une canalisa­tion de détection de pression qui communique :
- d'une part, en permanence avec la chambre du ressort du tiroir de compensateur, de façon à superposer, à l'action de ce ressort sur le tiroir de compensateur, l'action de la pression régnant dans cette canalisation ;
- d'autre part, avec au moins une chambre distributrice du stator, que le tiroir distributeur met alternativement en communication, avec le circuit de retour quand le tiroir est en position neutre de repos, ou avec uun circuit d'utilisation, quand le tiroir distributeur alimente ce circuit.

[0003] On sait qu'une telle prise d'informations est connue sous le nom commercial de "load sensing". Un tel système a pour but de transmettre à un dispositif réglant la pression de l'installation, la plus forte pression demandée par l'appareil le plus chargé. Cela permet de régler la pression du circuit à la juste valeur nécessaire pour l'alimentation des divers appareils récepteurs qu'il commande.

[0004] Pour cela, le distributeur hydraulique selon le brevet précité comporte, sur le tiroir principal, un débit d'arrivée de fluide qui est régulé par un tiroir de compensateur, ou tiroir de compensateur, dont la position dépend de la valeur de la pression d'utilisation régnant dans la canalisation de détection. A l'intérieur de ce tiroir de compensateur se trouve un clapet anti-retour dont le but est d'empêcher un éventuel mouvement inverse d'un récepteur. Un tel mouvement inverse aurait tendance à se développer lorsqu'un récepteur est soumis à un effort à l'encontre duquel on souhaite effectuer un déplacement, et ceci plus particulièrement lorsque la pompe d'alimentation du circuit n'a pas encore atteint la pression nécessaire pour vaincre cet effort.

[0005] D'une manière générale, on constate que cette structure donne pleinement satisfaction pour un fonctionne­ment à débit moyen d'alimentation. Par contre, lorsque le débit atteint des valeurs importantes, les pertes de charge observées à travers le tiroir de compensateur deviennent très importantes et elles affectent le rendement du distributeur.

[0006] La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients en proposant une nouvelle organisation du tiroir de compensateur.

[0007] L'invention propose à cet effet un dispositif compensateur de pression pour un distributeur hydraulique de type proportionnel comprenant un tiroir distributeur, destiné à réguler la pression d'alimentation arrivant dans une chambre d'alimentation de ce tiroir distributeur en fonction de la pression d'utilisation délivrée par ce tiroir distributeur, comportant un tiroir compensateur, coulissant dans un logement d'une portion statorique communiquant avec un canal d'entrée et un canal d'alimenta­tion débouchant dans la chambre d'alimentation, et soumis axialement, dans un sens, à la fois à la pression d'utili­sation et à la poussée d'un ressort de compensation et, dans l'autre sens, à la pression d'alimentation, ce tiroir compensateur portant un organe obturateur adaptê à isoler hydrauliquement les canaux d'entrée et d'alimentation et soumis à un ressort de rappel porté par ce tiroir compen­sateur, caractérisé en ce que le tiroir compensateur comporte une partie décolletée, l'organe obturateur étant un clapet annulaire adapté à coulisser sans jeu entre deux butées autour de cette partie décolletée et à l'intérieur d'un alésage cylindrique dans lequel débouche le canal d'alimentation, en définissant au fond du logement une chambre contenant le ressort de rappel qui communique en permanence par une canalisation avec la chambre d'alimenta­tion.

[0008] Selon des dispositions préférées de l'inven­tion :
- la canalisation est ménagée dans la portion statorique entourant le logement du tiroir compensateur,
- ou la canalisation est ménagée dans le clapet annulaire,
- le tiroir compensateur comporte une partie massive de guidage et, entre la partie décolletée et cette partie massive, une portion intermédiaire de diamètre inférieur à celui de l'alésage mais supérieur à celui de la partie décolletée en sorte de former un épaulement formant butée pour le clapet annulaire,
- le tiroir compensateur comporte en une extrémité de la partie décolletée une collerette d'appui sur laquelle prend appui le ressort de rappel du clapet annulaire,
- le clapet annulaire définit une chambre cylindrique adjacente à la partie décolletée, dans laquelle pénètre le ressort de rappel.
- la canalisation reliant la chambre arrière au canal d'alimentation débouche au fond de cette chambre.

[0009] L'invention propose également un distributeur hydraulique de type proportionnel comprenant un tiroir distributeur coulissant dans un alésage d'un stator muni d'une chambre annulaire d'alimentation et d'au moins un canal d'utilisation d'où part une canalisation de prise de pression, des chambres de pilotage dans lesquelles pénètrent les extrémités du tiroir, un dispositif compen­sateur de pression au travers duquel est amené du fluide d'alimentation vers la chambre d'alimentation, ce dis­positif compensateur comportant un tiroir compensateur coulissant dans un logement d'une portion statorique communiquant avec un canal d'entrée et un canal d'alimenta­tion débouchant dans la chambre d'alimentation, et soumis axialement, dans un sens, à la fois à la pression d'utili­sation et à la poussée d'un ressort de compensation et, dans l'autre sens, à la pression d'alimentation, ce tiroir compensateur portant un organe obturateur adapté à isoler hydrauliquement les canaux d'entrée et d'alimentation et soumis à un ressort de rappel porté par ce tiroir compen­sateur, caractérisé en ce que le tiroir compensateur comporte une partie décolletée, l'organe obturateur étant un clapet annulaire adapté à coulisser sans jeu entre deux butées autour de cette partie décolletée et à l'intérieur d'un alésage cylindrique dans lequel débouche le canal d'alimentation, en définissant au fond du logement une chambre contenant le ressort de rappel qui communique en permanence par une canalisation avec la chambre d'alimenta­tion.

[0010] Des objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels :

- la figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un distributeur hydraulique comportant un compensateur de pression conforme à l'invention, en position neutre ;

- la figure 2 en est une vue partielle analogue en position de fonctionnement ; et

- la figure 3 est une vue partielle en coupe longitudinale analogue à celle de la figure 1, d'un distributeur selon une variante de réalisation.

[0011] Le distributeur illustré sur les dessins comprend un bloc statorique 1, dans l'alésage 2 duquel coulisse un tiroir distributeur, cylindrique 3. De la manière habituelle, la commutation des circuits hydrauli­ques s'effectue par déplacement des gorges du tiroir 3 devant des lumières du stator.

[0012] A son extrémité droite, par exemple, le tiroir 3 est pourvu d'un dispositif de rappel par ressort de type connu, comprenant un ressort hélicoïdal 4, comprimé entre les coupelles 5 et 6 et deux bagues 7 et 8, prisonnières entre deux épaulements de l'extrémité 9 du tiroir 3, autour de laquelle elles peuvent coulisser. Ainsi, à sa position neutre de repos, le tiroir 3 est rappelé à la configuration illustrée sur la figure 1, tandis qu'il est poussé à gauche (figure 2) lorsqu'on envoie une pression de pilotage dans une ouverture 10 d'un chapeau fixe 2A lié au stator. Au contraire, il est poussé vers la droite lorsqu'une pression de pilotage est envoyée à l'opposé.

[0013] Dans l'exemple illustré, on a supposé que le tiroir à trois positions 3 est utilisé pour assurer la commande d'un vérin hydraulique à double effet 12. Pour cela, l'une des sections du vérin 12 est reliée à un premier canal d'utilisation 13 du stator 1, alors que la section opposée du vérin 12 est reliée à une seconde canalisation d'utilisation du stator 1 (non représentée).

[0014] Le distributeur reçoit dans une chambre annulaire 15, la pression envoyée par une centrale hydraulique 16.

[0015] La chambre d'alimentation 15 entoure un tiroir coulissant 60 qu'un ressort de compression 75, logé dans une chambre 18, rappelle en butée contre le fond fixe 19 du logement 60A de ce tiroir. Le ressort 75 prend par ailleurs appui sur une embase 80 dont la position est réglable par une vis de tarage 81. Un canal d'entrée 73 débouche dans le logement 60A lequel consiste sur une portion en un alésage 20 dans lequel debouche un canal d'alimentation aboutissant à la chambre d'alimentation 70

[0016] A chacune de ses deux extrémités, le tiroir distributeur 3 comporte un logement intérieur axial repéré 29 dans l'extrémité droite.

[0017] Le logement 29 communique avec l'extérieur du tiroir par deux perçages radiaux décalés axialement référencés respectivement 30 et 31. De même, le logement de l'autre extrémité débouche sur deux perçages radiaux.

[0018] Lorsque le tiroir 3 est à sa position neutre de repos (figure 1), le perçage 31 fait face à une partie pleine 34 du stator qui l'obture.

[0019] Entre les perçages 30 et 31, le stator définit, dans l'alésage, une partie pleine 40, devant laquelle est susceptible de se déplacer une gorge 41 du tiroir 3.

[0020] Autour du tiroir 3, dans la zone située autour du perçage 31 lorsque le tiroir 3 est poussé à gauche (figure 2), se trouve une chambre statorique annulaire 42.

[0021] De même, à son extrémité opposée, le tiroir 3 possède une gorge mobile devant une partie pleine du stator adjacente à une chambre statorique annulaire (non représentée).

[0022] Les deux chambres statoriques annulaires sont reliées par une canalisation 46 dite "canalisation pour la détection de la pression d'utilisation" (ou, en anglais, "load sensing") qui communique en permanence avec la chambre 18 du ressort 17 qui rappelle le tiroir compen­sateur 60.

[0023] La gorge 41 est adaptée à mettre normalement en communication la canalisation 46 avec une canalisation 39 du circuit de retour de fluide.

[0024] Des encoches de progressivité équipent les différentes gorges du tiroir 3, comme indiqué par exemple par la référence 50.

[0025] Des moyens appropriés de tout type connu (non représentés) sont prévus pour évacuer en temps utile le fluide du vérin 12 vers le circuit de retour de fluide.

[0026] Le tiroir compensateur comprend une partie pleine massive 61 de guidage prolongée par une partie décolletée 62 sur laquelle et autour de laquelle peut coulisser un clapet annulaire 63 (ou bague) coulissant de façon étanche dans l'alésage 20 et comportant, à l'opposé de la partie pleine 61, un logement 21 autour de la partie décolletée 62. Un ressort de compression 64 prend appui d'un côté sur une collerette d'appui 76 terminant le tiroir 60, de l'autre côté sur le fond 66 du logement 21 du clapet annulaire 63. Ainsi, le ressort 64 tend à repousser le clapet annulaire 63 contre un épaulement 67 qui relie la partie décolletée 62 au reste du tiroir 60. L'épaulement 67 constitue l'une des butées de fin de course du clapet 63.

[0027] De manière préférée, cet épaulement 67 raccorde la partie décolletée 62 à une seconde zone décolletée 23 de diamètre intermédiaire entre le diamètre de la partie 62 et la dimension transversale de la partie 61.

[0028] Des canaux d'équilibrage 51 sont ménagés dans la collerette d'appui 76.

[0029] Par ailleurs, une canalisation 68, ici réalisée dans le corps statorique 65, relie en permanence la chambre arrière 69 du clapet annulaire 63 (contenant le ressort 64) à la pression régnant dans la chambre d'alimentation 70 du tiroir principal 3, en amont d'un étranglement 72 qui se forme en fonctionnement avec une gorge de distribution 71 (figure 2). Ainsi, le fluide provenant de l'orifice d'alimentation 73 (flèche 74) dans la chambre d'alimenta­tion 15 du tiroir compensateur 60, est dirigé vers la chambre 70 en passant, dans la configuration de la figure 2, par une section annulaire importante. Sans modifier l'encombrement du tiroir compensateur de l'art antérieur, on a donc diminué sensiblement les pertes de charge au passage du tiroir compensateur de pression 60.

[0030] Dans la variante de la figure 3, la communica­tion entre les chambres 70 et 69 est faîte par des perçages 68′ ménagés dans le clapet annulaire.

[0031] Le fonctionnement est le suivant :
- lorsque l'ensemble est au repos (figure 1), la pression P1 du fluide emprisonné dans la chambre 70 s'applique par la canalisation 68 (ou 68′) dans la chambre 69 où elle engendre un effort qui maintient le clapet annulaire 63 en appui sur l'épaulement 67 du clapet 60. Dans cette position, le passage du fluide est interdit depuis la chambre 70 vers l'orifice d'alimentation 73, où règne la pression d'alimentation ou d'entrée PE : il ne peut donc y avoir d'écoulement inverse.

[0032] Lorsque la différence de pression (PE - P1) appliquée au clapet annulaire 63 correspond à une poussée légèrement supérieure au tarage du ressort 64, le clapet 63 vient à la position de la figure 2, en butée sur la collerette d'appui gauche 76 du tiroir 60. Le passage de PE vers la chambre 70 est largement ouvert, notamment grâce au faible diamètre de la partie intermédiaire 23 : le fluide s'écoule avec des pertes de charges réduites. Compte tenu des différences de section soumises à cette pression PE, le tiroir 60 tend à se déplacer vers la droite.

[0033] Lorsque PE est nettement supérieure à P1, le tiroir 60 joue son rôle normal de régulation, compte tenu de la pression dans la canalisation 46. Il se déplace contre l'action du ressort 75 de façon à assurer une chute de pression constante dans les encoches d'alimentation du tiroir distributeur 3.

[0034] Il va de soi que la description qui précède n'a été proposée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être proposées par l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention.

[0035] Ainsi notamment le distributeur pourrait en substance se réduire à ce qui est représenté aux figures 1 et 2 (ou 3) pour l'alimentation d'un vérin simple effet.

Revendications

1. Dispositif compensateur de pression pour un distributeur hydraulique de type proportionnel comprenant un tiroir distributeur, destiné à réguler la pression d'alimentation arrivant dans une chambre d'alimentation de ce tiroir distributeur (3) en fonctione de la pression d'utilisation délivrée par ce tiroir distributeur, comportant un tiroir compensateur (60), coulissant dans un logement (60A) d'une portion statorique (65) communiquant avec un canal d'entrée (73) et un canal d'alimentation débouchant dans la chambre d'alimentation, et soumis axialement, dans un sens, à la fois à la pression d'utili­sation et à la poussée d'un ressort (75) et, dans l'autre sens, à la pression d'alimentation, ce tiroir compensateur portant un organe obturateur adapté à isoler hydraulique­ment les canaux d'entrée et d'alimentation et soumis à un ressort de rappel (64) porté par ce tiroir compensateur, caractérisé en ce que le tiroir compensateur (60) comporte une partie décolletée (66), l'organe obturateur étant un clapet annulaire (63) adapté à coulisser sans jeu entre deux butées autour de cette partie décolletée et à l'intérieur d'un alésage cylindrique (20) dans lequel débouche le canal d'alimentation, en définissant au fond du logement une chambre (69) contenant le ressort de rappel (64) et communiquant en permanence par une canalisation (68, 68′) avec la chambre d'alimentation.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la canalisation (68) est ménagée dans la portion statorique entourant le logement (60A) du tiroir compensateur.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la canalisation (68′) est ménagée dans le clapet annulaire.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tiroir compensateur comporte une partie massive de guidage (61) et, entre la partie décolletée et cette partie massive, une portion intermédiaire (23) de diamètre inférieur à celui de l'alésage (20) mais supérieur à celui de la partie décolletée en sorte de former un épaulement formant butée pour le clapet annulaire.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le tiroir compensateur comporte en une extrémité de la partie décolletée une collerette d'appui (76) sur laquelle prend appui le ressort de rappel du clapet annulaire.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le clapet annulaire définit une chambre cylindrique adjacente à la partie décolletée, dans laquelle pénètre le ressort de rappel.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la canalisation (68′) reliant la chambre arrière (69) au canal d'alimentation débouche au fond de cette chambre.

8. Distributeur hydraulique de type proportion­nel comprenant un tiroir distributeur (3) coulissant dans un alésage d'un stator (2) muni d'une chambre annulaire d'alimentation (70) et d'au moins un canal d'utilisation (13) d'où part une canalisation de prise de pression, des chambres de pilotage dans lesquelles pénètrent les extrémités du tiroir, un dispositif compensateur de pression au travers duquel est amené du fluide d'alimenta­tion vers la chambre d'alimentation, ce dispositif compensateur comportant un tiroir distributeur coulissant dans un logement (60A) d'une portion statorique (65) communiquant avec un canal d'entrée (73) et un canal d'alimentation débouchant dans la chambre d'alimentation, et soumis axialement, dans un sens, à la fois à la pression d'utilisation et à la poussée d'un ressort (75) et, dans l'autre sens, à la pression d'alimentation, ce tiroir compensateur portant un organe obturateur adapté à isoler hydrauliquement les canaux d'entrée et d'alimentation et soumis à un ressort de rappel (64) porté par ce tiroir compensateur, caractérisé en ce que le tiroir compensateur (60) comporte une partie décolletée (66), l'organe obturateur étant un clapet annulaire (63) adapté à coulisser sans jeu entre deux butées, autour de cette partie décolletée et à l'intérieur d'un alésage cylindrique (20) dans lequel débouche le canal d'alimentation, en définis­sant au fond du logement une chambre (69) contenant le ressort de rappel (64) et communiquant en permanence par une canalisation (68, 68′) avec la chambre d'alimentation.

Dessins