FR2781845A1 - Dispositif distributeur de fluide notamment pour telecommande hydraulique - Google Patents

Abstract

Dispositif distributeur de fluide, notamment pour télécommande hydraulique, comprenant au moins un réducteur de pression 2 monté dans un corps 1 et un organe de commande 1 propre à modifier le tarage du réducteur 2; au réducteur 2 est associée une coupelle 8 qui est repoussée, par un ressort de rappels en appui contre le susdit organe de commande; le ressort de rappel 28 est un ressort hélicoïdal unique qui présente une raideur variable, ce grâce à quoi la courbe de rappel obtenue par un actionnement de l'organe de commande provoquant une compression au moins partielle du ressort de rappel présente une pente variable.

Description

Dispositif distributeur de fluide notamment pour télécom-

mande hydraulique.

La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux dispositifs distributeurs de fluide, notamment pour télécommande hydraulique, tels que ceux dénommés "manipulateurs hydrauliques", comprenant au moins un réducteur de pression monté dans un corps et un organe de commande propre à modifier le tarage du réducteur, lequel réducteur comporte un plongeur déplaçable, par le susdit organe de commande, dans une cavité du corps qui comprend, d'un côté, un logement dans lequel est disposé un ressort de tarage du réducteur et, de l'autre côté, un alésage dans lequel une partie active du plongeur peut être déplacée pour assurer la fonction de réduction de pression de fluide, ledit plongeur comportant une partie de tige surmontant la susdite partie active et s'étendant sensiblement dans ledit logement, ladite partie de tige comportant, à son extrémité libre, une tête élargie définissant un premier épaulement et, du côté de sa jonction avec la susdite partie active, un second épaulement sur lequel prend appui ledit ressort de tarage dont l'autre extrémité est en appui sur une coupelle qui est coaxiale à la partie de tige et qui est repoussée, par un ressort de rappel, en appui contre le susdit organe

de commande.

Dans les agencements traditionnels d'un dispositif tel que ci-dessus, le ressort de rappel est un ressort en hélice classique: un tel dispositif est décrit par exemple dans les documents FR 2 376 978 ou FR 2 507 732. La courbe

de rappel procurée par ces agencements connus est sensible-

ment linéaire et sa pente est déterminée par la raideur du

ressort de rappel.

Pour certains domaines d'utilisation, les utilisa-

teurs ont souhaité pouvoir disposer de courbes de rappel plus complexes, avec une pente variable (par exemple la pente de la courbe de rappel étant plus prononcée vers la fin de course de l'organe de commande). C'est ainsi que l'on connaît un dispositif distributeur dont la courbe de rappel du plongeur est à double pente: un tel dispositif est

représenté à la fig. 1 des dessins annexés.

Ce dispositif connu comporte un corps 1 (pouvant être constitué par la réunion de plusieurs parties pour faciliter la mise en place des composants internes) dans lequel est aménagé au moins un réducteur de pression de fluide 2. Ce réducteur comprend un plongeur 3 apte à se déplacer dans une cavité 4 ménagée dans le corps 1. Cette cavité 4 comporte, d'un côté, un logement élargi 5 dans lequel est disposé un ressort de tarage 6 prenant appui entre un épaulement 7 du plongeur et une coupelle 8 mobile dans le logement 5 au voisinage de l'extrémité libre du plongeur et, de l'autre côté, un alésage 9 dans lequel une partie active 10 du plongeur peut être déplacée pour assurer la fonction de réduction de pression du fluide qui est amené par un orifice d'entrée (non visible) raccordé à l'alésage 9 par un conduit 12 débouchant radialement dans celui-ci, tandis qu'un orifice de sortie 13 est situé à l'extrémité de l'alésage 9. La partie active ou piston 10 du plongeur présente un évidement axial 22 débouchant à la base du piston 10 du côté de l'orifice de sortie 13, et un per,çage

radial 23 communiquant avec l'évidement axial 22.

Le plongeur 3 comporte en outre une partie de tige

14, surmontant la partie active 10 et s'étendant sensible-

ment dans la cavité 5 en étant entourée coaxialement par le ressort de tarage 6; cette partie de tige 14 traverse la coupelle 8 et se termine par une tête élargie 15 définissant

un épaulement 16 de retenue de la coupelle.

Un ressort de rappel 17, coaxial à la tige 14, est interposé entre la coupelle 8 et un épaulement défini dans

le corps 1, pour repousser la coupelle vers le haut, c'est-

à-dire vers sa position définissant un tarage minimum.

La coupelle 8 est surmontée d'un poussoir 18 mobile à libre coulissement dans un alésage du corps et faisant saillie partiellement hors du corps pour être au contact d'une came 19 apte à pivoter autour d'un axe sous l'action

d'un organe d'actionnement tel qu'une poignée 21.

Le fonctionnement de ce dispositif est connu et l'on pourra se reporter par exemple aux documents précités FR 2 376 978 ou FR 2 507 732 pour connaître des précisions supplémentaires.

Dans ce dispositif connu tel qu'il est décrit ci-

dessus, le ressort de rappel 17 est un ressort en hélice standard, constitué d'un fil métallique de géométrie homogène, notamment de section constante, configuré en un enroulement hélicoïdal de pas constant et de diamètre constant. Comme indiqué plus haut, ce ressort de rappel linéaire confère, à lui seul, une courbe de rappel linéaire

de pente déterminée par la raideur dudit ressort.

Si l'on souhaite obtenir une courbe de rappel à double pente (deux sections linéaires successives de pentes

différentes), il est connu d'adjoindre au ressort 17 précé-

dent un second ressort de caractéristiques différentes.

Compte tenu du peu de place disponible à l'intérieur du réducteur de pression, on a été conduit à disposer le second ressort de régulation 24 autour du ressort 17 et

coaxialement à celui-ci.

Comme illustré à la figure 1, on met en place, autour du pied du poussoir 18 et de la coupelle 8 et épousant le contour de la paroi du logement 5, un manchon 25 en appui contre un épaulement du corps 1 (ici contre le bas d'un bouchon 49 obturant le logement 5 et servant de guide au poussoir 18). Le second ressort de rappel 24 est alors interposé entre l'extrémité inférieure du manchon 25 et un

second épaulement 26 prévu dans la paroi du logement 5.

L'extrémité inférieure 27 du manchon 25 est, en position de repos du dispositif (illustrée à la figure 1), située sensiblement en dessous de la coupelle 8 et est munie d'un rebord radial interne propre à servir de butée pour la coupelle 8. L'intervalle entre la coupelle 8 et l'extrémité

inférieure 27 du manchon 25 peut correspondre approximative-

ment à la plus grande partie de la course de la coupelle et

donc du poussoir.

Lorsque le poussoir 18 est repoussé vers le bas sous l'action de l'inclinaison de la came 19, il entraine la coupelle 8 à l'encontre de l'effort de rappel du seul ressort de rappel 17. Lorsque la coupelle 8 entre en contact avec l'extrémité 27 du manchon 25, le déplacement se poursuit à l'encontre de l'effort de rappel procuré par les deux ressorts 17 et 24. L'utilisateur qui manipule le levier 21 ressent tactylement la transition. Un tel montage peut donc servir à indiquer à l'utilisateur qu'il franchit un seuil prédéterminé et/ou qu'il parvient dans une zone de travail spécifique. Par exemple, ce montage peut indiquer à l'utilisateur que le dispositif approche de sa fin de course (levier 21 proche de son inclinaison maximale) et qu'un moyen de verrouillage (non illustré à la figure 1) va entrer en action pour bloquer le dispositif dans sa position

d'inclinaison maximale.

Un tel montage répond donc aux exigences de la

pratique et donne satisfaction quant au résultat procure.

Toutefois, la construction du dispositif se trouve compliquée, car il est nécessaire d'usiner le corps 1 de façon spéciale (il ne s'agit plus d'un logement 5 standard) et il est nécessaire également de mettre en oeuvre des pièces supplémentaires (second ressort 24, manchon 25). Le

coût du dispositif s'en trouve accru.

En outre, un tel agencement permet certes de procurer une courbe de rappel à double pente en restant dans

des conditions de structures encore relativement simples.

Par contre, il est impossible, en pratique, de réaliser par des moyens de ce genre une structure procurant une courbe de rappel présentant des segments linéaires en nombre au moins égal à trois, ou bien une courbe de rappel curviligne par

exemple à croissance progressive si cela est souhaité.

On pourra noter dès à présent que les petites dimensions des pièces composantes du dispositif (la figure 1 est sensiblement agrandie par rapport à la réalité) et les positions rapprochées les unes des autres des réducteurs de pression au sein du corps (quatre réducteurs disposés en croix et deux à deux opposés) ne laisse aucune place disponible pour l'implantation de ressorts de rappel supplé- mentaires. L'agencement illustré à la figure 1 est en pratique la seule réalisation possible dans un espace aussi

restreint et aussi encombré.

L'invention a essentiellement pour but de remédier aux inconvénients précités et de proposer un agencement perfectionné qui permette l'obtention d'une courbe de rappel de conformation quelconque sans adjonction de pièces et sans modification des pièces présentes (notamment en conservant un corps standard sans usinages spécifiques), avec au bout du compte un coût de fabrication qui ne diffère pas beaucoup de celui d'un dispositif traditionnel procurant des courbes

de rappel linéaires à pente unique.

A ces fins, le dispositif de l'invention se caracté-

rise en ce que le ressort de rappel est un ressort hélicoï-

dal unique qui présente une raideur variable, ce grâce à quoi la courbe de rappel obtenue par un actionnement de l'organe de commande provoquant une compression au moins

partielle du ressort de rappel présente une pente variable.

Pour mettre en oeuvre l'invention, on pourra ainsi utiliser de préférence un ressort hélicoïdal dont au moins

une caractéristique, notamment une caractéristique géométri-

que, varie.

En pratique, pour conserver par ailleurs les mêmes pièces que dans un dispositif antérieur et en raison,

également, de la très grande difficulté, voire de l'impossi-

bilité de disposer d'un espace libre accru en direction radiale, on prévoit, dans un mode de réalisation préféré, que le ressort de rappel soit un ressort en hélice dont le

pas d'enroulement est variable.

Toutefois, si cela s'avère nécessaire, on peut faire

appel à d'autres caractéristiques du ressort. En particu-

lier, on peut prévoir que le ressort de rappel soit un ressort en hélice dont la section du fil est variable, ou bien aussi que le ressort de rappel soit un ressort en

hélice dont le diamètre est variable.

En pratique, les demandes des utilisateurs portent le plus souvent sur des courbes de rappel à deux tronçons linéaires successifs ayant des pentes différentes. Dans ce cas, on prévoit que le ressort de rappel hélicoïdal présente au moins deux tronçons successifs possédant des paramètres

(pas, diamètre, section du fil) d'enroulement différents.

On notera que les conditions générales de mise en oeuvre de l'invention permettent de répondre s'il en est besoin, de façon tout aussi simple et sans modification de l'environnement au sein du dispositif, à des demandes de courbes de rappel plus complexes, comportant de multiples segments linéaires de pentes différentes ou même d'allure curviligne, ou combinant des sections linéaires et des sections curvilignes: à cette fin, on prévoit que le ressort de rappel hélicoïdal possède des tronçons successifs ayant des paramètres d'enroulement différents, ou bien possède un paramètre d'enroulement continuement variable sur au moins une partie de sa longueur pour que la courbe de

rappel soit curviligne sur au moins une partie de sa lon-

gueur. Grâce aux dispositions de l'invention, la courbe de rappel souhaitée est obtenue en mettant en oeuvre un ressort hélicoïdal unique comportant des spires enroulées de façon appropriée, lequel ressort vient simplement en lieu et place du ressort hélicoïdal simple traditionnellement utilisé. Les autres pièces du dispositif demeurent identiques à ce

qu'elles étaient et n'ont pas à subir de modifications.

Autrement dit, tous les dispositifs de télécommande sont

construits de la même façon, avec les mêmes pièces composan-

tes, et l'adaptation de la courbe de rappel de chaque régulateur de pression repose uniquement sur le choix du

ressort de rappel unique approprié.

Il en résulte une économie substantielle non seulement pour la fabrication, mais aussi pour le montage et

pour la maintenance.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la

description détaillée qui suit de certains modes de réalisa-

tion donnés uniquement à titres d'exemples purement illus-

tratifs.

Dans cette description, on se réfère aux dessins

annexés sur lesquels: - la figure 2 est un schéma simplifié partiel, en coupe, d'un dispositif distributeur agencé conformément à l'invention; les figures 3A, 3B, 3C sont des vues simplifiées montrant respectivement divers types de ressorts hélicoïdaux permettant d'obtenir une courbe de rappel à deux segments linéaires de pentes différentes; - la figure 4 est un exemple de courbe de rappel à deux segments linéaires de pentes différentes susceptible d'être obtenue à l'aide d'un ressort des figures 3A-3C; - les figures 5A et 5B sont des vues simplifiées montrant respectivement deux ressorts hélicoïdaux permettant d'obtenir des courbes de rappel complexes; et - la figure 6 est un graphique montrant deux courbes de rappel complexes susceptibles d'être obtenues avec les

ressorts des figures 5A, 5B respectivement.

La figure 2 montre, en coupe, une partie d'un

dispositif distributeur agencé conformément à l'invention.

Le dispositif de la figure 2 se distingue de celui de la figure 1 essentiellement par le fait que le ressort de rappel 17 de la figure 1, de type hélicoïdal, est ici remplacé par un ressort hélicoïdal de type particulier 28, dont des exemples seront donnés plus loin. Le ressort unique 28 suffisant à procurer, à lui seul, la courbe de rappel souhaitée, le second ressort de rappel 24 et l'aménagement spécifique correspondant (logement 5 élargi, manchon 25) illustrés à la figure 1 n'ayant plus lieu d'exister: le logement 5 est ainsi un logement standard, et il n'est plus

nécessaire de prévoir un corps 1 usiné de façon spécifique.

Dans ces conditions, on peut constater que le dispositif de régulation illustré à la figure 2 est d'une structure analogue à celle d'un dispositif classique tel qu'il apparaît sur les dessins des documents FR 2 376 978 ou FR 2 507 732; le ressort de rappel 28 lui-même conserve sensiblement la même géométrie d'ensemble (longueur, diamètre externe), seule étant modifiée la conformation de

son enroulement.

Pour l'obtention d'une courbe de rappel à double pente 29 telle que celle illustrée à la figure 4 (efforts portés en ordonnées, hauteur de l'enroulement du ressort portée en abscisse sur un axe inversé orienté avec des valeurs croissant vers la gauche) -c'est-à-dire comportant par exemple une première section linéaire 30 ayant une pente prédéterminée correspondant à la majeure partie de la course de rappel, suivie dans la partie terminale de la course de rappel d'une seconde section linéaire 31 de pente accrue-,

on met en oeuvre un ressort de rappel 28 dont une caracté-

ristique varie à partir d'un seuil prédéterminé.

De façon pratique, la caractéristique retenue est, de préférence, le pas d'enroulement du fil du ressort comme illustré à la fig. 3A: le ressort 28A présente un premier tronçon 33 avec des spires relativement rapprochées et un second tronçon 34 avec des spires relativement moins rapprochées, toutes les spires ayant sensiblement le même diamètre d'enroulement et étant constitué du même fil métallique, présentant partout la même composition et la

même section.

Lorsque le ressort 28A commence à être comprimé, le premier tronçon 33 à spires relativement rapprochées, qui présentent une raideur moindre, est seul actif en pratique et procure un effort de rappel variant linéairement selon la première section 30 de la courbe 29 de la figure 4. Lorsque toutes les spires du premier tronçon 33 sont devenues jointives, le second tronçon 34 à spires plus espacées, donc avec une raideur supérieure, devient actif et procure un effort de rappel selon la seconde section 31 de pente accrue

de la courbe 29 de la figure 4.

Un ressort à double pas d'enroulement tel qu'illus- tré à la figure 3A peut être fabriqué sans difficulté particulière et est d'un coût acceptable. Il est ainsi possible de réaliser un dispositif de régulation dont le

coût n'excède pas de beaucoup celui d'un dispositif classi-

que.

Bien entendu, la courbe de rappel de la figure 4 peut être obtenue en mettant en oeuvre des ressorts dont une

autre caractéristique que le pas d'enroulement est modifiée.

Toutefois, de tels ressorts sont plus difficiles à fabri-

quer, et sont donc plus coûteux, et/ou ont un encombrement

radial accru.

Par exemple, le ressort 28B de la figure 3B est constitué d'un fil métallique enroulé avec un pas unique, avec un diamètre extérieur unique. Toutefois, la section du fil varie en un certain point: cette section est plus faible sur un premier tronçon 35 (raideur plus faible) et devient plus grande sur un second tronçon 36 (raideur plus grande). Par exemple encore, le ressort 28C de la figure 3C est constitué d'un fil métallique de section identique, enroulé avec un pas unique sur deux diamètre différent: un premier tronçon 37 avec un grand diamètre (faible raideur) et un second tronçon 38 avec un petit diamètre (grande raideur). Les dispositions conformes à l'invention peuvent, de plus, être mises en oeuvre pour l'obtention de courbes de rappel beaucoup plus complexes, toujours en restant dans le

contexte structurel simple illustré à la figure 2.

Par exemple, le ressort 28D illustré à la figure 5A étend l'agencement illustré à la figure 3A à un nombre accru de tronçons de pas différents (ici les pas sont croissants et au nombre de quatre) respectivement 39, 40, 41 et 42. Un tel ressort conduit à la courbe de rappel 43 illustrée à la figure 6, qui est constituée de quatre sections linéaires successives 44, 45, 46 et 47 qui présentent des pentes différentes et croissantes. Par exemple également, le ressort 28E illustré à la figure 5B est constitué par un fil de section identique, enroulé sur un diamètre unique, avec un pas progressivement variable. Un tel ressort procure une courbe de régulation 48

(fig. 6) curviligne sans point singulier (courbure conti-

nue).

Bien entendu les dispositions qui ont été précédem-

ment décrites peuvent être combinées, de manière à obtenir toute courbe de rappel souhaitée (combinaison de section(s) linéaires(s) et curviligne(s)). L'adaptation d'une courbe de rappel de ce genre peut suivre l'évolution d'une courbe de régulation complexe de façon à transmettre à l'utilisateur

la sensation tactyle de variation de la courbe de régula-

tion.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Dispositif distributeur de fluide, notamment pour télécommande hydraulique, comprenant au moins un réducteur de pression (2) monté dans un corps (1) et un organe de commande (19) propre à modifier le tarage du réducteur, lequel réducteur (2) comporte un plongeur (3) déplaçable, par le susdit organe de commande, dans une cavité (4) du corps (1) qui comprend, d'un côté, un logement (5) dans lequel est disposé un ressort (6) de tarage du réducteur et, de l'autre côté, un alésage (9) dans lequel une partie active (10) du plongeur (3) peut être déplacée pour assurer la fonction de réducteur de pression de fluide, ledit plongeur (3) comportant une partie de tige (14) surmontant la susdite partie active (10) et s'étendant sensiblement dans ledit logement, ladite partie de tige (14) comportant, à son extrémité libre, une tête élargie (15) définissant un premier épaulement (16) et, du côté de sa jonction avec la susdite partie active (10), un second épaulement (7) sur lequel prend appui ledit ressort de tarage (6) dont l'autre extrémité est en appui sur une coupelle (8) qui est coaxiale à la partie de tige (14) et qui est repoussée, par un ressort de rappel, en appui contre le susdit organe de commande, caractérisé en ce que le ressort de rappel (28) est un ressort hélicoïdal unique qui présente une raideur variable, ce grâce à quoi la courbe de rappel obtenue par un

actionnement de l'organe de commande provoquant une compres-

sion au moins partielle du ressort de rappel présente une

pente variable.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort de rappel (28A) est un ressort en

hélice dont le pas d'enroulement est variable.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort de rappel (28B) est un ressort en

hélice dont la section du fil est variable.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort de rappel (28C) est un ressort en

hélice dont le diamètre est variable.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendica-

tions 2 à 4, caractérisé en ce que le ressort de rappel hélicoïdal (28) présente au moins deux tronçons successifs (33,34; 35,36; 37;38) possédant des paramètres (pas, diamètre, section du fil) d'enroulement différents, ce grâce à quoi la courbe de rappel (29) est constituée d'au moins deux segments de droite successifs (30, 31) de pentes différentes.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le ressort de rappel (28) est agencé pour que le second tronçon comprimable en second lieu soit plus court que le premier de manière que ledit second tronçon soit comprimé vers la fin de la course du plongeur et présente une raideur supérieure à celle du premier tronçon, ce grâce à quoi la personne manipulant l'organe de commande ressent tactylement la venue de l'organe de commande vers la

fin de sa course.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendica-

tions 2 à 4, caractérisé en ce que le ressort de rappel

hélicoïdal (28E) possède un paramètre d'enroulement conti-

nuement variable sur au moins une partie de sa longueur, ce grâce à quoi la courbe de rappel (48) est curviligne sur

au moins une partie de sa longueur.