FR2787148A1

FR2787148A1 - Distributeur hydraulique

Info

Publication number: FR2787148A1
Application number: FR9815523A
Authority: FR
Inventors: Wolfgang Kauss
Original assignee: Mannesmann Rexroth SA
Current assignee: Bosch Rexroth SAS
Priority date: 1998-12-09
Filing date: 1998-12-09
Publication date: 2000-06-16
Anticipated expiration: 2018-12-09
Also published as: JP2002531793A; JP4603166B2; ATE239875T1; FR2787148B1; DE69907730T2; DE69907730D1; WO2000034665A1; EP1137888B1; EP1137888A1; US6532989B1

Abstract

Distributeur hydraulique comportant une balance de régulation comportant : un logement (13) évidé dans le corps du distributeur et renfermant coaxialement un noyau central fixe (30); un plongeur tubulaire (31) interposé à libre coulissement, coaxialement, entre le noyau et le logement et coagissant avec un orifice latéral (21) raccordé à un orifice de travail, le noyau et le plongeur définissant entre eux une chambre annulaire (35), le plongeur présentant une première surface annulaire radiale (37) soumise à la pression de charge la plus élevée (LS) et une seconde surface annulaire (36) soumise à la pression (P) du fluide d'admission; et un passage central (38) dans le noyau comportant un premier orifice (39) débouchant dans une extrémité (15) du logement où règne la pression de charge la plus élevée (LS), un deuxième orifice (40) débouchant dans la chambre annulaire (35) et un troisième orifice (41) situé en regard de l'autre extrémité (12) du logement et qui obturé par le plongeur tant que la pression de charge du distributeur ne constitue pas la pression de charge la plus élevée (LS).

Description

Distributeur hydraulique.

La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux distributeurs hydrauliques comportant une balance de régulation propre à assurer une fonction de détection de la pression de charge la plus élevée, une fonction antisaturation et une fonction de division de débit indépendante de la charge, cette balance comportant un logement évidé dans le corps du distributeur et dans lequel est mobile un plongeur, ce logement comportant: - une première extrémité propre à recevoir sélectivement le fluide hydraulique sous pression délivré par une source hydraulique, - une seconde extrémité en communication avec un canal véhiculant la pression de charge la plus élevée, et - un orifice latéral communiquant sélectivement avec un orifice de travail du distributeur, ledit plongeur étant percé d'un passage pourvu d'une restriction s'ouvrant, d'un côté, vers ladite première extrémité du logement et, de l'autre côté, latéralement de manière à déboucher dans la susdite seconde extrémité du logement lorsque le plongeur occupe une position procurée par l'excès de ladite pression d'admission diminuée de la chute de pression dûe à la restriction vis-à-vis de la pression de charge la plus élevée régnant dans la susdite seconde extrémité du logement, ledit plongeur étant propre à dégager l'orifice latéral du logement et à relier celui-ci avec la première extrémité du logement en proportion du différentiel de pression entre la pression d'admission et la pression de charge la plus élevée

régnant dans la seconde extrémité du logement.

A la figure 1 des dessins annexés est représenté à

titre d'exemple, en coupe transversale, un mode de réalisa-

tion connu d'un tel distributeur tel qu'il apparaît à la

figure 1 du document FR-A-2 689 575 au nom de la Demanderes-

se.

Le distributeur comporte un corps 1 muni d'un orifice P d'admission du fluide sous pression en provenance d'une source hydraulique (non montrée). Dans l'exemple représenté, ledit orifice P est constitué sous forme d'un canal 2 traversant le corps 1 transversalement au plan du dessin et débouchant sur les deux faces principales dudit corps servant d'appui lors de l'empilage côte-à-côte et l'un contre l'autre de plusieurs distributeurs. Au moins un orifice T (constitué sous forme d'un canal traversant le corps 1 transversalement au plan du dessin et débouchant sur les deux faces principales dudit corps) sert au retour du fluide vers un réservoir (non représenté). Deux orifices de travail A, B sont raccordables à un appareil ou récepteur hydraulique (non représenté). Un tiroir 4 de distribution

est apte à coulisser dans un alésage 5 qui traverse longitu-

dinalement le corps 1 et débouche sur deux faces opposées d'extrémité 6, 7 de celui-ci. De façon classique, le corps

1 et le tiroir 4 comportent des passages et/ou des canalisa-

tions et/ou des gorges agencés de manière à coopérer en vue d'établir et/ou d'interrompre les liaisons entre les divers orifices P, A, B, T du corps du distributeur selon la position axiale occupée par le tiroir dans l'alésage. Les agencements spécifiques de ces passages et/ou canalisations et/ou gorges sont déterminés par l'Homme de Métier en

relation avec les fonctions souhaitées pour le distributeur.

En outre, dans cet exemple spécifique, le corps 1 comporte encore un autre canal transversal 8 s'étendant entre les faces principales du corps et combiné avec au moins un sélecteur de pression permettant de transmettre, dans un canal 18 situé en aval du tiroir distributeur 4, la plus forte (pression "load sensing" ou pression LS) des deux pressions constituées respectivement par la pression dans ledit canal en amont du distributeur et une pression de

travail du distributeur.

Le canal 2 raccordé à l'orifice d'admission P

débouche dans l'alésage 5 du corps dans une chambre d'admis-

sion 10 de celui-ci, à proximité de laquelle une autre chambre 11 communique, par un passage 12, avec un logement 13 dans lequel est monté à libre coulissement étanche un plongeur 14. Le passage 12 débouche dans le logement 13 à une extrémité de celui-ci, ici l'extrémité inférieure (correspondant à une face d'extrémité du plongeur 14, ici son extrémité inférieure), tandis qu'à son extrémité opposée (ici son extrémité supérieure) le logement 13 débouche dans une cavité 15 dans laquelle peut se déplacer la tête 16 du plongeur 14. La tête 16, élargie par rapport au corps du plongeur, peut prendre appui sur un épaulement formé au débouché du logement 13 dans la cavité 15 pour retenir le plongeur 14. Un ressort 17 est prévu dans la cavité 15 pour repousser le plongeur 14 contre ledit épaulement de manière à fixer sa position en l'absence de pression. Le canal 8 précité débouche dans la cavité 15, de telle sorte que la pression régnant dans le canal 8 soit également présente

dans la cavité 15 et s'exerce alors sur l'extrémité corres-

pondante du plongeur 14 (ici son extrémité supérieure).

En outre, le plongeur 14 est traversé par un canal axial 18 débouchant, d'un côté, dans sa face d'extrémité en regard du passage 12 et, de l'autre côté, dans un canal diamétral 19 traversant le plongeur 14 et disposé de manière à être obturé par la paroi du logement 13 lorsque le plongeur 14 est dans la position de repos imposée par le ressort 17 (montré à la figure 1) ou dans une position non complètement relevée. Une partie 28 du canal axial 18 est

agencé sous forme d'une restriction ou d'un gicleur.

La portion du tiroir 4 qui s'étend, en position neutre, entre les chambres 10 et 11 en les isolant l'une de l'autre est munie d'encoches de progressivité 20 destinées à assurer un écoulement contrôlé du fluide hydraulique dans le sens approprié lorsque le tiroir est déplacé dans un sens

ou dans l'autre.

A partir du logement 13 précité s'étendent, dans deux directions approximativement diamétralement opposées, deux conduits 21 dans un desquels ou dans chacun desquels est disposé un clapet antiretour 22, les deux conduits 21 débouchant, dans l'alésage 5, dans deux chambres respectives 23. A proximité des chambres 23, deux chambres de distribution respectives 24 de l'alésage 5 sont réunies, par des conduits 25, aux orifices de travail ou orifices de

départ respectifs A et B du distributeur.

Enfin, au-delà des chambres de distribution 24, respectivement deux chambres de retour 26 de l'alésage 5 sont raccordées, par des conduits 27, au canal de retour 3 débouchant sur l'orifice de retour T. Le fonctionnement du distributeur qui vient d'être décrit est exposé de façon détaillée dans le document FR

2 689 575 déjà cité, auquel on pourra se reporter.

Bien qu'un distributeur agencé comme il vient d'être décrit donne satisfaction dans son principe général de réalisation, il présente toutefois un inconvénient dans certaines conditions de fonctionnement. Un tel distributeur est destiné non pas à être utilisé seul, mais à être associé avec plusieurs autres distributeurs de même type pour constituer un dispositif de distribution hydraulique multiple. Les distributeurs sont alors de préférence empilés de façon étanche les uns contre les autres par leurs faces principales ou grandes faces de sorte que les conduits respectifs P, T et LS (canaux 8) communiquent tous les uns avec les autres et constituent des conduits traversant l'empilement de part en part pour assurer le fonctionnement

du dispositif de distribution multiple.

Lorsque, dans un tel dispositif de distribution multiple, plusieurs tranches (distributeurs unitaires) sont commandées simultanément pour des mouvements importants des

récepteurs hydrauliques asservis, il apparaît des instabili-

tés dûes à une insuffisance d'amortissement des mouvements des balances. Autrement dit, en raison des déplacements simultanés des balances dans les distributeurs respectifs,

les balances réagissent les unes sur les autres par l'inter-

médiaire du canal LS et un équilibre de la pression LS ne

s'établit que difficilement.

L'invention a donc pour but de proposer un agence-

ment perfectionné du distributeur qui évite cet inconvénient et qui conduise à une stabilisation rapide de la pression LS

en cas de commande multiple.

A cet effet, un distributeur hydraulique tel que

défini au préambule, étant agencé conformément à l'inven-

tion, se caractérise en ce que la balance comprend: - un noyau central fixe s'étendant dans le logement, coaxialement à celui-ci, - un plongeur tubulaire interposé à libre coulissement, coaxialement, entre le noyau et le logement, ledit plongeur ayant une longueur inférieure à celle du noyau et étant extérieurement conformé pour obturer ou découvrir plus au moins l'orifice latéral du logement en fonction de sa position, - le noyau et le plongeur étant mutuellement conformés pour définir entre eux une chambre annulaire possédant une première surface annulaire d'étendue radiale définie sur le plongeur, - une seconde surface annulaire d'étendue radiale située sur le plongeur et tournée à l'opposé de la première surface en étant propre à étre soumise à la pression du fluide d'admission, - un passage central pratiqué dans le noyau et comportant un premier orifice débouchant dans la susdite seconde extrémité du logement dans laquelle règne la pression de charge la plus élevée, un deuxième orifice débouchant dans la susdite chambre annulaire entre le noyau et le plongeur de manière que la pression s'exerce sur la surface annulaire de celle-ci, et un troisième orifice situé en regard de la susdite première extrémité du logement et qui est obturé par le plongeur tant que la pression de charge du distributeur ne constitue pas la pression de charge la

plus élevée.

L'agencement de balance qui vient d'être exposé conserve les dispositions et fonctionnements de base de la balance équipant le distributeur connu représenté à la fig. 1. Le noyau central fixe incorpore le gicleur du conduit de liaison entre la première extrémité du logement recevant le fluide d'admission et la seconde extrémité du logement sous la pression LS; le plongeur tubulaire, coulissant autour du noyau central, assure la génération du différentiel de pression Ap entre la pression du fluide en provenance de la source hydraulique et la pression de charge fournie à

l'orifice latéral du logement, puis à l'orifice de travail.

De préférence, en outre, le deuxième orifice du passage du noyau est pourvu d'une restriction de manière que le déplacement du plongeur soit freiné hydrauliquement: on constitue ainsi des moyens d'amortissement (chambre à volume variable définie entre le plongeur tubulaire et le noyau central et réunie par ledit second gicleur au passage central) qui contrôlent le déplacement du plongeur tubulaire

et qui évitent la vibration de celui-ci.

Dans un mode de réalisation avantageux, le noyau comprend, du côté de la seconde extrémité du logement, un corps élargi et, du côté de la première extrémité du logement, une partie rétrécie; le plongeur tubulaire comprend une partie de grand diamètre entourant le corps élargi du noyau et une partie de petit diamètre entourant la partie rétrécie du noyau; et le corps élargi du noyau possède une longueur moindre que la partie de grand diamètre du plongeur de manière à définir, entre le noyau et le

plongeur, la susdite chambre annulaire.

De façon intéressante, la restriction de la balance est disposée dans le troisième orifice précité du passage du noyau. Dans un exemple de réalisation structurellement simple, le logement est constitué par un alésage débouchant sur une face du corps du distributeur et cet alésage est obturé par un bouchon étanche qui bloque le noyau dans le logement. Enfin, pour réduire autant que possible les usinages de pièces, on peut prévoir que le noyau central est en fonte ou en bronze brut de moulage et que le plongeur tubulaire est en acier et est rectifié sur sa face intérieure. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la

description détaillée qui suit d'un mode de réalisation

préféré d'un distributeur hydraulique agencé selon l'inven-

tion. Dans cette description, on se réfère aux figures 2A et

2B qui sont des vues partielles du distributeur de la figure 1 montrant, en coupe et dans deux positions fonctionnelles respectives différentes, la balance de régulation agencée

selon l'invention.

Sur les figures 2A et 2B, on conserve les mêmes références pour désigner les organes identiques à ceux de la

figure 1.

La balance, désignée dans son ensemble par la référence 29, est constituée de deux pièces abritées dans le logement 13, à savoir un noyau central fixe 30 et un plongeur tubulaire ou piston 31 qui est inserré à libre

coulissement entre le noyau fixe 30 et le logement 13.

Le noyau fixe 30 s'étend sur toute la longueur du logement 13, coaxialement à celui-ci. Dans l'exemple de réalisation de structure simple qui est illustré sur les figures 2A-2B, le noyau 13, qui peut être constitué en fonte ou en bronze brut de moulage, s'étend également à travers la chambre inférieure 12. Le logement 13 débouche sur la paroi supérieure 32 du distributeur et un bouchon étanche 33 ferme cet orifice en repoussant le noyau contre la face opposée 34

de la chambre 12, ce qui immobilise le noyau.

Le plongeur tubulaire 31, qui peut être constitué en acier avec sa face intérieure rectifiée, possède une longueur inférieure à celle du noyau et est extérieurement conformé pout obturer (fig. 2A) ou découvrir plus ou moins

(fig. 2B) selon la position occupée par le plongeur, l'ori-

fice latéral par lequel les conduits 21 débouchent dans le

logement 13.

En outre, le noyau central 30 et le plongeur tubulaire 31 sont mutuellement conformés pour définir entre eux une chambre annulaire 35 d'étendue radiale dont le volume varie en fonction de la position du plongeur. Le plongeur 31 possède une surface annulaire 36 d'étendue radiale et propre à être soumise à la pression P du fluide d'admission. De même, le plongeur possède une surface annulaire 37 d'étendue radiale, tournée à l'opposé de la susdite surface 36 et propre à être soumise à la pression LS régnant dans le conduit LS 8 et la chambre supérieure 15; cette surface annulaire 37 appartient à une des parois définissant la chambre annulaire 35 précitée

située entre le noyau et le plongeur.

Enfin, pour assurer la distribution appropriée des pressions, le noyau 30 est percé d'un passage central, ici axial, 38. A ou vers son extrémité supérieure, ce passage 38 communique par un canal radial 39 avec la chambre supérieure dans laquelle règne la pression LS. Un deuxième canal radial 40 fait communiquer le passage axial avec la chambre annulaire 35 de manière que la pression LS qui règne dans le passage axial 38 soit appliquée, via le canal radial 39, sur la surface annulaire 37 précitée. Enfin, un troisième canal radial 41 est situé vers l'extrémité inférieure du noyau 30;

ce troisième canal radial 41 est agencé en tant que restric-

tion ou gicleur 28 ou incorpore un tel gicleur et reste obturé par le plongeur 31 tant que la pression de charge du distributeur ne constitue pas la pression de charge la plus élevée, c'est-à-dire reste inférieure à la pression LS

régnant dans la chambre supérieure 15.

Pour amortir le déplacement du plongeur 31 et éviter ainsi sa vibration en cas de commande multiple simultanée, on freine l'écoulement du fluide sous pression LS dans ou hors de la chambre annulaire 35 en configurant le deuxième canal radial 40 en tant que gicleur ou en incorporant un

gicleur dans ledit canal.

Pour obtenir un agencement structurel simple, avec un petit nombre de pièces composantes de fabrication peu complexe, on prévoit que le noyau 30 possède, dans sa partie

supérieure, un corps élargi 42 et, dans sa partie inférieu-

re, une partie de plus faible diamètre configurée en tige 43. De la même manière, le plongeur tubulaire 31 comprend une partie supérieure 44 de plus grand diamètre qui entoure

le corps élargi 42 du noyau, en étant intercalé entre celui-

ci et la paroi du logement 13, et une partie inférieure 45 de plus petit diamètre qui entoure la partie en forme de tige 43 du noyau. En outre, le corps élargi 42 du noyau 30 possède une longueur moindre que la partie supérieure 44 de plus grand diamètre du plongeur 31, de sorte que la susdite

chambre annulaire 35 est définie entre les portions en vis-

à-vis de la partie en forme de tige 43 du noyau et la partie

de plus grand diamètre 44 du plongeur.

Enfin les parties supérieure 44 de plus grand diamètre et inférieure 45 de plus faible diamètre du

plongeur se raccordent l'un à l'autre par une paroi annu-

laire d'étendue radiale 46 dont les deux faces respective-

ment supérieure (intérieure à la chambre 35) et inférieure (tournée vers la chambre 12) constituent les deux surfaces précitées 37 soumise à la pression LS et 36 soumise à la

pression d'admission P. respectivement.

Grâce aux dispositions de l'invention, non seulement le nouvel agencement de la balance de régulation est apte à assurer les fonctions de détection de la pression de charge la plus élevée, antisaturation, et division de débit indépendante de la charge de la même manière que la balance antérieure du distributeur décrit dans le document FR-A-2 689 575, mais en outre la balance de régulation agencée selon l'invention est protégée contre les oscillations susceptibles d'être engendrées en cas de commandes multiples simultanées dans un dispositif de distribution multiple. On améliore ainsi considérablement les conditions de fonctionnement du récepteur hydraulique r commandé par le distributeur et l'on simplifie notablement

les conditions de travail de l'utilisateur qui n'a, désor-

mais, plus à se soucier d'éviter de commander simultanément

plusieurs récepteurs hydrauliques.

En outre, on notera que les dispositions techniques mises en oeuvre à cet effet restent simples, que le nombre des pièces composantes est réduit et que leur fabrication ne

nécessite que des usinages courants.

Enfin, on notera également que la balance de régulation conforme à l'invention peut être montée dans un corps de distributeur en lieu et place d'une balance de

régulation de type antérieur.

Claims

REVENDICATIONS

1. Distributeur hydraulique comportant une balance de régulation propre à assurer une fonction de détection de

la pression de charge la plus élevée, une fonction antisatu-

ration et une fonction de division de débit indépendante de la charge, cette balance comportant un logement (13) évidé dans le corps du distributeur dans lequel est mobile un plongeur (14), ce logement (13) comportant:

- une première extrémité (12) propre à recevoir sélective-

ment le fluide hydraulique sous pression (P) délivré par une source hydraulique, - une seconde extrémité (15) en communication avec un canal (8) véhiculant la pression de charge la plus élevée (LS), et - un orifice latéral (21) communiquant sélectivement avec un orifice de travail (A, B) du distributeur, - ledit plongeur (14) étant percé d'un passage (18) pourvu d'une restriction (28) s'ouvrant, d'un côté, vers ladite première extrémité (12) du logement et, de l'autre côté, latéralement de manière à déboucher dans la susdite seconde extrémité (15) du logement lorsque le plongeur (14) occupe une position procurée par l'excès de ladite pression d'admission (P) diminuée de la chute de pression (Ap) dûe à la restriction vis-à-vis de la pression de charge la plus élevée (LS) régnant dans la susdite seconde extrémité du logement, ledit plongeur (14) étant propre à dégager l'orifice latéral (21) du logement et à relier celui-ci avec la première extrémité (12) du logement en proportion du différentiel de pression (Ap) entre la pression d'admission et la pression de charge la plus élevée régnant dans la seconde extrémité du logement, caractérisé en ce que la balance comprend: - un noyau central fixe (30) s'étendant dans le logement (13), coaxialement à celui-ci, - un plongeur tubulaire (31) interposé à libre coulissement, coaxialement, entre le noyau (30) et le logement (13), ledit plongeur (31) ayant une longueur inférieure à celle du noyau (30) et étant extérieurement conformé pour obturer ou découvrir plus au moins l'orifice latéral (21) du logement en fonction de sa position, - le noyau (30) et le plongeur (31) étant mutuellement conformés pour définir entre eux une chambre annulaire (35) possédant une première surface annulaire (37) d'étendue radiale définie sur le plongeur (31), une seconde surface annulaire (36) d'étendue radiale située sur le plongeur (31) et tournée à l'opposé de la première surface (37) en étant propre à être soumise à la pression (P) du fluide d'admission, et - un passage central (38) pratiqué dans le noyau (30) et comportant un premier orifice (39) débouchant dans la susdite seconde extrémité (15) du logement (13) dans laquelle règne la pression de charge la plus élevée (LS), un deuxième orifice (40) débouchant dans la susdite chambre annulaire (35) entre le noyau et le plongeur de manière que la pression (LS) s'exerce sur la surface annulaire précitée (37) de celle-ci, et un troisième orifice (41) situé en regard de la susdite première extrémité (12) du logement (13) et qui est obturé par le

plongeur (31) tant que la pression de charge du distribu-

teur ne constitue pas la pression de charge la plus élevée.

2. Distributeur hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième orifice (40) du passage (38) du noyau est pourvu d'une restriction de manière que le

déplacement du plongeur soit freiné hydrauliquement.

3. Distributeur hydraulique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le noyau (30) comprend, du côté de la seconde extrémité (15) du logement, un corps

élargi (42) et, du côté de la première extrémité du loge-

ment, une partie rétrécie (43), et en ce que le plongeur tubulaire (31) comprend une partie

-r-- -

(44) de grand diamètre entourant le corps élargi (42) du noyau et une partie (45) de petit diamètre entourant la partie rétrécie (43) du noyau, le corps élargi (42) du noyau ayant une longueur moindre que la partie (44) de grand diamètre du plongeur de manière à définir, entre le noyau et le plongeur, la susdite chambre

annulaire (35).

4. Distributeur hydraulique selon l'une quelconque

des revendications précédentes, caractérisé en ce que la

restriction de la balance est disposée dans le troisième

orifice précité (41) du passage (38) du noyau.

5. Distributeur hydraulique selon l'une quelconque

des revendications précédentes, caractérisé en ce que le

logement (13) est constitué par un alésage débouchant sur une face du corps du distributeur et en ce que cet alésage est obturé par un bouchon étanche (33) qui bloque le noyau

(30) dans le logement (13).

6. Distributeur hydraulique selon l'une quelconque

des revendications précédentes, caractérisé en ce que le

noyau central (30) est en fonte ou en bronze brut de moulage et en ce que le plongeur tubulaire (31) est en acier et est

rectifié sur sa face intérieure.