FR2555399A1

FR2555399A1 - Dispositif pour la regulation hydraulique du relevage hydraulique sur une machine agricole

Info

Publication number: FR2555399A1
Application number: FR8418348A
Authority: FR
Inventors: Heinrich Lodige
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-11-30
Filing date: 1984-11-30
Publication date: 1985-05-31
Also published as: FR2555399B1; DE3343234A1

Abstract

CE DISPOSITIF, PREVU SUR UN TRACTEUR PAR EXEMPLE, COMPORTE UN CIRCUIT HYDRAULIQUE DE COMMANDE 19, REALISE SOUS FORME D'UN MONTAGE EN PONT 21, POUR LA COMMANDE HYDRAULIQUE D'UN DISTRIBUTEUR DE REGLAGE 12. ENTRE UNE POMPE D'HUILE DE COMMANDE 22 ET UN ORIFICE DE COMMANDE 17 DU DISTRIBUTEUR SE TROUVE UNE SOUPAPE DE COMMANDE DE PRESSION 29 A TROIS VOIES, QUI EST SEULEMENT ACTIONNEE PAR LES PRESSIONS DANS UN POINT DE PRISE DE PRESSION 41 DE LA DIAGONALE 39 DU PONT ET DANS L'ORIFICE DE PILOTAGE 17 ET QUI PRESENTE UN ETRANGLEMENT DE CONTRE-REACTION 45. MALGRE UNE FAIBLE PERTE DE PUISSANCE, PAR SUITE DE PETITES RESISTANCES DANS LE PONT 21, ON OBTIENT UNE HAUTE VITESSE DE DEPLACEMENT DU TIROIR 16 DU DISTRIBUTEUR DE REGLAGE 12 ET, PARTANT, UNE FORTE DYNAMIQUE DE REGULATION DU DISPOSITIF.

Description

L'invention part d'un dispositif pour la regulation du relevage sur tracteurs, mossonneuses-batteuses et machines ana- logues, comprenant un circuit hyrraulique de travail avec un disributeur piloté par pression en deux directions, un circuit hydraulique de commande servant au pilotage du distributeur et effectuant un traitement de signel purement hydraulique, de même qu'un élément de réglage de valeur de consigac et un capteur de valeur réelle incorporés dans le circuit de commende lequel est réalisé comme un motage en pont recoyant l'élément de rég@age de valeu@ de consigne, la capreur de valent réelle et des résistances hydranliques fixes, la pressiou régnant à up point de prise de pression d'une digonale du polnt influemgant la pression dan sl'orifice de pilotage du distribu@ tour
Un tel dispositif est déjà connu par la demande de ereyen a@iamand DE-OS 27 31 164 cè le distributeur piloté par pression de @@@@@@@ bydrauligue de @@@@@@ est moté par ses erifices de pile @@ge dane la diagonale d'un cir@@@@ hydraulique de commande réaliésé s@@s @orme d'un poat integ@@@ @'huile de commande qui s'éceule par @@ @@@@@@ de commande er ferme de port, dans lequel sont montés le @@@@@@@e valent réelle et @élémant de réglage de valeur de consigne, reptesente une perte de puisaance continuelle. Pour maintenir cette gerte de @@@issance minimale @@l set possible de maintenir les résistances de poul - constituées par @es limiteurs - dans le circuit de commande aussi peties que possible. Cependant, den petites résiscamces dans le circuit de commande affeutent la vit3esse de déplacment du tiroir dnas le distributeur ce qui peut avoir pour inconvénient que la pette de puissance devient trop élevée lorsque le dispositif presance une forte dynamique de régulation (avec de fréquentes actions de réglage).

On connaît en outre, par la demande de brevet allemand
DE-OS 29 40 403, un dispositif pour la régulation du relevage sur un @racteur où, afin d'accroître la précision de régulation avec une pression de commande minimale dans le circuit de commande hydraulique conçu pour un traitement purement hydraulique du signal, les deu limiteurs réglables, servant l'un d'élément de réglage de valeur de consigne et l'autre de capteur de valeur réelle, sont montés l'un derrière l'autre dans la meme branche du pont. Dans ce cas également, la perte de puissance que représentent les débits permanents d'huile d commande peut devenir trop grande.

Par le brevet des Etats-Gnis d'Amérique n 3 340 897, on connaît en plus un dispositif hydraulique polur la télécommande d'un distributeur avec des soupapes d'amplification mentées dans le @ircuit de travail entre les soupapes piletes et le tiroir du diatributeur. Comme les élémente mobileec obturateurs des soupapes d'amplification de ce dispositif sont @ommendés par l'intermédiaire d'une timonerie hydrostatique, le 0problème le la perde de puissance ne se pose pas ici dans une aussi forne rasure D'un autre côté, ies orifices de pilotage du distribeteur sont décbarges en permanence vers le setour 7 travers des étranglements prévus dan sle tiroir, de sorte qu'il s'éca@lit des débite d'tuile de commande qui augmentent la perte de puissance, sartout @@squ@ @e tireir est dévié de sa pesition de repes. De plus, les élé@@ts @obibes des ssupapes d'amplirication sont chatgés par des ra@sorte @t portent des bagaues d'étanchéité qui augmentent le frottement @@ sort que @ette cansruction relatiivement compliqué@ n'est er@@iquement pes e@@isageable pour un dispositif de régulation d@ relevage @5r ces tracteurs et des machines analogues.L'inconvénleut le plus grave est cependant que les ressorts chargeant les éléments mobiles des eoupapes d'emplification, les joints toriques et le recouvrement positif sur l'élément mobile - nécessaire pour des raisans de fabrication - produisent une hyscérésis qei risque de provoquer l'instabilité du dispositif.

Cela est vrai sortout lorsque la fifférence de pression de commande pour le pilotage du tiroir de distribution principal est très petlte.

L'invention vise netament à éliminer les inconvénients décrits ci-dessus de l'art anterieur.

Selon l'invention, un dispositif comme défini au début est caractérisé en ce qu'il comprend, entre l'orifice de pilotage du distributeur et une source de fluide de pression, une soupape de commande de pression à trois voles, dont l'élément mobile ou obturateur bloque l'orifice de pilotage ou fait communiquer cet orifice avec la source de fluide de pression ou avec une décharge. et que l'élément mobile de la soupape de commande de pression ne peut être déplacé que par les pressions régnant au point de prise de pression de la diagonale du pont et dans une chambre de pression reliée à l'orifice de pilotage du distributeur.

Un tel dispositif a l'avantage qutil diminue encore plus la perte de puissance hydraulique dans le cas d'une dynamique de régulation relativement forte du dispositif. Même si la puissance de commande est faible, le tiroir du distributeur peut etre déplacé à grande vitesse. Malgré l'emploi de soupapes de pression supplémen taires, le poids total du dispositif peut être maintenu relativement bas, ce qui est un avantage pour des applications mobiles. Le dispositif est en outre relativement simple et économique.

D'autres caractéristiques de l'invention prévoient que
- l'élément mobile des soupapes de commande est un tiroir mobile en translation longitudinale, qui est disposé flottant et ne peut être sollicité que par des pressions hydrauliques
- un étranglement de contre-réaction est formé dans un passage entre la chambre de pression, prévue sur l'élément mobile de la soupape de commande, et l'orifice de pilotage du distributeur.

Ces caractéristiques accentuent encore le fonctionne- ment satisfaisant et avec peu d'oscillations du dispositif ta combinai son des trois caractéristiques décrites Jusqulici permet un mode de réalisation particulièrement avantageux du dispositif selon l'inventien, où les tiroirs des deux soupapes de commande peuvent être disposés mobiles sur le même axe que le tiroir du distributeur.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que de la figure unique du dessin annexé, qui est une représentation schématique simplifiée d'un dispositif selon l'invention pour la régulation du relevage sur un tracteur agricole.

Sur le dessin, le dispositif selon l'invention est désigné dans son ensemble par 10. Il comprend un circuit hydraulique de travail 11 avec un distributeur de réglage 12 pour commander de façon en soi connue un vérin 13 pour manoeuvrer un relevage 14 articulé sur un tracteur. Le circuit de travail 11 est alimenté en fluide de pression par une pompe de travail 15. Le distributeur de réglage 12 est réalisé de façon en soi connue sous forme d'un distributeur à quatre voies t trois positions et il possède un tiroir 16, centré par ressortis, qui peut être dévié dans l'une ou l'autre direction vers une position de travail, à partir de la position médiane représentée, par application de pression aux deux orifices de pilotage 17, 18 du distributeur 12.

Pour piloter le distributeur 12, le dispositif comprend un circuit hydraulique de commande 19, formant notamF,vnt un montage en pont hydraulique intégral 21, qui est alimenté en fluide de pression par une pompe à huile de commande 22. Comme résistances hydrauliques, le montage en pont 21 comporte, dans uné premiere branche 23 du pont, l'un derrière l'autre, un limiteur réglable 24 qui sert d'élément de réglage de valeur de consigne et un limiteur fixe 25, tandis que la seconde branche 26 du pont contient l'un derrière l'autre un limiteur réglable servant de capteur de valeur réelle 27 et un limiteur fixe 28. Le capteur 27 est positionné par l'intermédiaire d'une liaison mécanique 30 par le re-levage 14.

Outre le montage en pont intégral 21, le circuit hydraulique de commande 19 comporte deux soupape de commande de pression 29, 31 qui sont raccordées chacune à la pompe à huile de commande 22, à un orifice de pilotage 17 ou 18, à un retour 32 et au montage en pont 21.

Les deux soupapes de commande 29, 31 sont de même construction et sont incorporées symétriquement dans les circuits hydrauliques, de sorte qu'il suffit de décrire plus en détail l'une de ces soupapes, par exemple la soupape de commande 29 conjuguée à la première branche 23 du pont. Les éléments correspondants delta deuxième soupape de commande de pression 31 sont désignés par les memes références mais avec l'indice prime.

La première soupape de commande de pression 29 possède comme élément mobile ou obturateur un tiroir 33 disposé coulissant à joint étanche et dans le sens de sa longueur dans un alésage 34.

Des élargissements annulaires ménagés dans cét alésage de tiroir 34 forment plusieurs chambres successives : une chambre de commande 35 située à l'extérieur, une chambre de retour 36, une chambre d'admission 37 et une chambre de pression 38. La chambre de commande 35 communique par une canalisation de commande 39 avec un point de prise de pression 41 de la diagonale du pont La chambre de retour 36 est relire par un canal 42 au retour 32. La chambre d'admission 37 est raccordée par une canalisation d'admission 43 - qui est paral lèle au montage en pont21 - à la sortie de la pompe à huile de commande 22.La chambre de pression 38 communique avec le premier orifice de pilotage 17 du distributeur 12 par un passage 44 dans lequel est incorporé un étranglement de contre-réaction 45. Le tiroir 33 possède deux portées séparées par une gorge annulaire 40, laquelle définit avec chacune des portées une première arête de distribution 46 et une seconde arête de distribution 47. Un espace annulaire entourant la gorge 40 communique avec la chambre de pressien 38 à travers des perçages transversaux et longitudinal 48 du tiroir 33.La première arete de distribution 46 commande ainsi la liaison entre la chambre de pression 38 et le retour 32, tandis que la seconde arête de distribution 47 est Interposée entre la chambre de pression 38 et la canalisation d'admission 43 Les deux aretes 46, 47 sont réalisées à recouvrement nul ou légèrement positif.

Le tiroir 33 présente entre, à ses extrémités, deux faces utiles d'égale grandeur, sur lesquelles agissent les pressions régnant dans la chambre de commande 35 et dans la chambre de pression 38
Sur la deuxième soupape de commande de pression 319 la chambre de pression 38 communique de façon analogue avec le second orifice de pilotage 13 du distributeur 12 à travers le passage 44' contenant l'étranglement 45'. La chambre de commande 35' est reliée par la canalisation de commande 39' au point de prise de pression 49 situé sur la diagonale du pont entre le capteur de valeur réelle 27 et le limiteur fixe 28 Une soupape de surpression 51 protège le circuit de commande 19.

Fonctionnement
Il est supposé que le dispositif 10 soit au départ en état d'équilibre, où le signal appliqué au capteur de valeur réelle 27 est égal au signal produit au moyen de l'élément de réglage de valeur de consigne 24. Les pressions régnant dans les points de prise de pression 41, 44 de la diagonale du pont sont alors également égales, comme les pressions agissant sur les faces utiles aux extrémités des tiroirs 33, 33'.Ces derniers occupent donc les posi- tions de départ représentées, avec blocage hydraulique des orifices de pilotage 17, 18 du distirbuteur 12 par suite du recouvrement nul ou ldgèrement positif de leurs arêtes de distribution 46, 47. Il n'existe parconséquent qu'un faible courant d'huile de commande débité par la pompe 22,se répartissant sur les deux-branches 23, 26 du montage en pont 21 et retournant au réservoir 52. Le distributeur de réglage 12 décharge le débit de la pompe de travail 15 vers le réservoir 52 et verrouille le vérin 13 hydrauliquement.

Lorsque l'élément de réglage de valeur de consigne 24 est réajusté, pour produire la montée du relevage 14 par exemple, la pression au point de prise 41 et par suite dans la chambre de commande 35 de la première soupape de commande 29 s'élève, de sorte que le tiroir 33 de cette soupape est déplacé vers la droite, sur le dessin.La seconde arete de distribution 47 du tiroir 33 ouvre alors la liaison entre la chambre d'admission 37 et la chambre de pression 38, à travers les perçages 48 dans le tiroir, de sorte que la pression plus élevée établie par la pompe d'huile de commande 22 peut se propager également, par le passage 44 contenant ltétrangle- ment 45, jusque dans le premier orifice de pilotage 17, pour y produire le déplacement du tiroir 16 vers la droite1 contre les forces réunies résultant de la pression dans le second orifice de pilotage 18 et du ressort sur ce conté du tiroir.Le fluide de pression ainsi refoulé par le tiroir 16- hors du second orifice-de pilotage 18 produit en même temps le déplacement vers la droite du tiroir 33', dont la première arête de distribution 46' ouvre la liaison entre la chambre de pression 38' et la chambre de retour- 36'.- Le fluide refoulé par le tiroir 16 peut donc s'écouler pratiquement sans etre étranglé, clest-à-dire sans obstacles vers le retour 32 en passant par la deuxième soupape de commande de pression 31. Comme, vautre part, la pompe d'huile --de commande 22 peut refouler sans obstacle du fluide de pression travers la première soupape de commande 29 jusque dans le premier orifice de pilotage 17, le tiroir 16 du distributeur 12 est déplace rapidement et sans entraves, Par conséquent, la grandeur des points d'étranglement 24 à 28 du montage en pont intégral 21 n'a plus que de l'influence sur la vitesse des tiroirs 33, 33' mais n'a plus dfinfluence sur la vitesse du tiroir 16 dans le distributeur 12,
Le montage en pont 21 peut donc etre réalise avec des résistances relativement petites, ce qui diminue la perte de puissance.

Le coulissement vers la droite du tiroir 16 cesse lorsque la pression effective qui règne dans le premier orifice de pilotage 17 pendant le déplacement du tiroir 16- est en équilibre avec la somme des forces résultant de la pression et du ressort dans le second orifice de pilotage 18. Les pressions dans la chambre de commande 35 et dans la chambre de pression 38 de la première soupape de commande 29 sont alors égales, de sorte que le tiroir 33 et ramené à sa position médiane représentée. Le premier orifice de pilotage 17 du distributeur 12 est ainsi bloqué hydrauliquement et le tiroir 16 est maintenu à sa position déviée où de l'huile de commande débitée par la pompe 22 ne peut plus s'écouler vers le réservoir à travers la première soupape de commande de pression 29.A cette position de levage du distributeur 12, du fluide de pression débité par la pompe de travail 15 peut par conséquent être envoyé au vérin 13 pour faire monter le relevage 14 ; pendant cette opération, le limiteur formant le capteur de valeur réelle 27 estoouvert, par l'intermédiaire de la liaison mécanique 30, de sorte que la pression au point de prise 49 s'éIeve également. Cette élévation de la pression au point 49, pendant la montée du relevage- 14, se propage jusque dans 1à chambre de commande 35' de la seconde soupape de commande, où elle déplace le tiroir 33' de cette soupape vers la gauche.La deuxième arête de distribution 47' de ce tiroir ouvre à présent la liaison dans laquelle elle est incorporée, de sorte que du fluide de pression provenant de la pompe d'huile de commande 22 peut être envoyée dans la chambre de pression 38' en passant sur cette arête de distribution 47' et de là jusque dans le second orifice de pilotage 18 du-distributeur 12.

Le tiroir 16, précédemment dévié vers'la droite, est donc à présent déplacé de nouveau vers la gauche, en direction de aa position médiane ; pendant cette opération, à l'inverse de ce qui a été décrit, du fluide de pression du premier orifice de pilotage 17 peut s'échapper sans obstacles à travers la première soupape de commande 29 vers le réservoir 52. Le rappel du tiroir 16 à sa position médiane est terminé lorsque l'écart de régulation (écart par rapport à la valeur de consigne) dans le dispositif 10 est devenu nul. Les pressions dans les points de prise 41, 49 de la diagonale du pont sont à ce moment redevenues égales, bien qu'à une valeur absolue plus élevée. Les deux tiroirs 33, 33' occupent de nouveau leurs positions de départ représentées- où ils bloquent le-tiroir 16 hydrauliquement.

Le tiroir 16 peut être déplacé de façon analogue vers la gauche en vue du déclenchement d'un processus d'abaissement du relevage. A Cet effet, la résistance hydraulique opposée par l'élément de réglage de valeur de consigne 24 est accrue en conséquence, ce qui fait basser la pression au point de prise 41. Le tiroir 33 de la première soupape de commande 29 décharge par conséquent le premier orifice de pilotage 17 dans le retour 32, tandis que le tiroir 33' de la seconde soupape de commande 51 envoie du fluide de pression de la pompe de commande 22 dans le second orifice de pilo tagel8.. Le processus d'abaissement se déroule par ailleurs de façon analogue mais en sens inverse par rapport à la montée.

Les étranglements 45, 45' dans les passages 44, 44' servent à la contre-réaction pour les tiroirs 33, 33' et assurent un fonctionnement convenable, avec peu d'oscillations et stable de la régulation. il est également important que les tiroirs 33, 33' soient uniquement sollicités, à' leurs extrémités, par des pressions de commande hydrauliques et qu'ils ne soient pas précontraints unilatéralement par des ressorts. A l'aide des soupapes de commande de pression 29, 31, réalisées sous forme de soupapes à trois voies, il est donc possible d'obtenir une haute vitesse de positionnement du tiroir 16, donc une forte dynamique de régulation dans le circuit de régulation, même avec une perte de puissance hydraulique relativement faible du circuit d'huile de commande 19.Ceci favorise en outre une construction peu encombrante du dispositif 10, d'autant plus que l'on peut utiliser des soupapes simples et compactes pour les soupapes de commande de pression.

La contre-réaction hydraulique créée par ltétranglement 45 (ou 45') dans le circuit de décharge du système de pilotage produit le découplage entre le volume déchargé du pilotage dans la chambre de pression 38 et le volume de pilotage du tiroir principal 16 dans le premier orifice de pilotage 17. La constante de temps pour l'établissement de pression dans le volume de décharge 38 devient ainsi si petite qu'elle est négligeable, si bien que la pression dans le volume de décharge 38 correspond à la pression de pilotage dans la chambre de commande 35. L'hystérésis n, est plus déterminée que par le frottement sur le tiroir 33 ou 33' du système de pilotage.Les tiroirs de pilotage 33, 33' se centrent automatiquement puisque les plus petites ouvertures des arêtes de distribution 46, 47 se traduisent par des changements de pression correspondants dans la chambre de pression 38 ou 38'. La différence entre la pression de commande et la poussée résultant de la force du ressort et de la pression agissant sur la face correspondante du tiroir principal 16 détermine le débit du fluide passant par l'étranglement de contreréaction 45 ou 45' et, par suite, la vitesse du tiroir principal 16.

Cette vitesse peut ainsi être adaptée dans une plage étendue au comportement dynamique nécessaire. Le tiroir principal 16 peut même réagir à de petites différences de pression, de quelques dizièmes de bar par exemple.

Bien entendu, des modifications audispositif représenté sont possibIes sans sortir du cadre de l'invention. C'est ains-i que l'emploi d'un montage en pont intégral dans le circuit de commande n'çst nullement limitatif ; ce circuit peut également comporter un montage en demi-pont. De même, l'application du dispositif n'est pas limitée à la régulation de position décrite ; le dispositif est applicable de la même manière avantageuse à d'autres types de régulation, par exemple à des régulations d'effort de tirage, de pression, à des régulations par impulsions, des régulations mixtes eut ainsi de suite.

La disposition des résistances dans le montage en pont n'est pas davantage déterminante et elle est indépendante de la manière dont sont montés l'élément de réglage de valeur de consigne et le capteur de valeur réelle, comme indiqué dans les publications citées au début pour dispositifs de régulation de relevages ou d'une autre manière.

L'objet de l'inventionselaisse appliquer également de façon avantageuse lorsque le circuit de commande est réalisé à la façon d'un montage en pont double, comme cela est connu par la demande de brevet allemand DE-AS 27 51 449 par exemple. De nombreux changements sont- par conséquent possibles sans s'écarter de l'esprit de l'invention.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S

1. Dispositif pour la réguIation du relevage sur tracteurs, moissonneuses-batteuses et machines analogues, comprenant un circuit hydraulique de travail avec un distributeur piloté par pression en deux directions, un circuit hydraulique de commande servant au pilotage du distributeur et effectuant un traitement de signal purement hydraulique, de meme qu'un élément de réglage de valeur de consigne et un capteur de valeur réelle incorporés dans le circuit de commande, lequel est réalisé comme un montage en pont recevant l'élément de réglage de valeur de consigne, le capteur de valeur réelle et des résistances hydrauliques fixes, la pression régnant à un point de prise de pression d'une diagonale du pont ir?fluençant la pression dans l'orifice de pilotage du distributeur, caractérisé en ce qu'il comprend, entre ltorifice de pilotage (17) du distributeur (12) et une source de fluide- de pression 228 une soupape de commande de pression (29)-à trois voies, dont l'élément mobile ou obturateur (33) bloque l'orifice de pilotage (17) ou fait commnniquer cet orifice avec la source de fluide de pression (22) ou avec une décharge (32), et que l'élément mobile (33) de la soupape de commande de pression ne peut être déplacé que par les pressions régnant au point de prise de pression (41) de la diagonale (39) du pont et dans une chambre de pression (38) reliée à 1'orifice de pilotage (17) du distributeur (12).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément mobile de la soupape de commande est un tiroir 63) mobile en translation longitudinale, qui est disposé flottant et ne peut être sollicité que par des pressions hydrauliques.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un étranglement de contre-réaction (45) est formé dans un passage (44) entre la chambre de pression, prévue sur l'élément mobile (33) de la soupape de commande, et l'orifice de pilotage (17) du distributeur (12).

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément mobile (33) de la soupape de commande présente des faces utiles, exposées à la pression, qui sont d'égale grandeur sur ses-extrémités opposées.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le tiroir (33) formant l'élément mobile de la soupape de commande présente deux arêtes de distribution (46, 47) formées par une gorge annulaire (40) et qui présentent un recouvrement nul ou légèrement positif et que la rainure annulaire (40) communique avec la chambre de pression (38), située à une extrémité de la soupape de commande.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé -en ce que le circuit hydraulique de commande (19) est réalisé sous forme d'un montage en pont intégral (21) et qu'une soupape de commande de pression (29, 31) combinée avec un étranglement de contre-réaction (45, 45') est conjuguée à chacun des orifices de pilotage (17, 18) du distributeur (12).

7. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que le tiroir (16) du distributeur et les deux tiroirs (33, 33') des soupapes de commande sont disposés sur le même axe.