FR2910566A1 - Agencement de soupapes a commande hydraulique - Google Patents

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Thorkild Christensen
Siegfried Zenker
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Abstract

La présente invention concerne un agencement de soupapes à commande hydraulique (1) avec une pluralité de modules de soupapes (2 à 6), comprenant chacun un agencement de voies d'alimentation avec une voie d'alimentation haute pression (7) et une voie d'alimentation basse pression (8), un agencement de raccords de service avec au moins un raccord de service (A, B), un agencement de soupape directionnelle (15, 16) entre l'agencement de voies d'alimentation et l'agencement de raccords de service, et un agencement de compensation (19, 28).

Description

1 AGENCEMENT DE SOUPAPES A COMMANDE HYDRAULIQUE La présente invention
concerne un agencement de soupapes à commande hydraulique avec une pluralité de modules de soupapes, comprenant chacun un agencement de voies d'alimentation avec une voie d'alimentation haute pression et une voie d'alimentation basse pression, un agencement de raccords de service avec au moins un raccord de service, un agencement de soupape directionnelle entre l'agencement de voies d'alimentation et l'agencement de raccords de service, et un agencement de compensation. Ce type d'agencement de soupapes est utilisé dans un grand nombre de cas pour faire fonctionner des dispositifs de commande hydraulique dans une machine de travail, un véhicule ou un autre équipement. Dans une pelle rétro, par exemple, un premier dispositif de commande hydraulique peut être utilisé pour incliner une flèche par rapport à un châssis, un deuxième dispositif de commande hydraulique peut être utilisé pour incliner un balancier par rapport à la flèche, et un troisième dispositif de commande hydraulique peut être utilisé pour actionner une pelle. Un quatrième dispositif de commande hydraulique peut être prévu pour faire tourner le corps supérieur du véhicule par rapport au corps inférieur du véhicule. À cet égard, l'utilisation d'un agencement de compensation a l'avantage qu'un contrôle indépendant d'une pression de charge est obtenu. L'agencement de compensation garantit qu'une baisse de pression sur l'agencement de soupape directionnelle ou sur un orifice de mesure combiné avec l'agencement de soupape directionnelle reste constante indépendamment de l'intensité de la pression de service, et indépendamment du degré d'ouverture de l'agencement de soupape directionnelle. Dans ces conditions, la circulation du fluide hydraulique depuis l'agencement de voies d'alimentation vers le dispositif de commande hydraulique raccordé, dépend uniquement du degré d'ouverture de l'agencement de soupape directionnelle. Par conséquent, un fonctionnement pratiquement proportionnel de l'agencement de soupape directionnelle est obtenu. En principe, il existe deux manières différentes de concevoir un agencement de compensation. Un premier agencement de compensation, qui sera appelé par la suite un agencement de pré-compensation , a une soupape de compensation qui est disposée techniquement du point de vue de l'écoulement en amont de l'orifice de 2910566 2 mesure précédemment mentionné. Le dispositif de compensation comporte un tiroir d'étranglement qui est actionné, dans le sens de la fermeture, par la pression en amont de l'orifice de mesure, et, dans le sens de l'ouverture, par la pression en aval de l'orifice de mesure ; en d'autres termes, la pression de charge plus la pression d'un 5 ressort. En variante, ce type d'agencement de compensation est également appelé une soupape de compensation individuelle principale . Un autre mode de réalisation, qui sera appelé un agencement de post-compensation , utilise une soupape de compensation qui est raccordée dans le sens de l'écoulement en aval de l'orifice de mesure. Le tiroir d'étranglement dans la 10 soupape de compensation disposée en aval, est actionné, dans le sens de l'ouverture de la pression en aval de l'orifice de mesure et dans le sens de la fermeture, par la pression de charge la plus élevée et un ressort. Avec un module de soupape comprenant un agencement de post-compensation, une activation parallèle de deux ou plusieurs modules de soupapes, et 15 une fourniture insuffisante de fluide hydraulique, provoquent un écoulement de fluide uniformément réduit à travers la totalité des orifices de mesure. Le débit de fluide disponible sera ainsi distribué proportionnellement vers la totalité des dispositifs de commande. Ceci n'est pas possible avec un module de soupape comprenant un agencement de pré-compensation.
20 La présente invention est basée sur la tâche d'améliorer les possibilités de commande d'un agencement de soupapes à commande hydraulique. Avec un agencement de soupapes à commande hydraulique tel que celui précédemment mentionné, cette tâche est accomplie en ce que, dans au moins un module de soupape, l'agencement de compensation est un agencement de précompensation, et en ce que, dans au moins un autre module de soupape, l'agencement de compensation est un agencement de post-compensation. Avec ce mode de réalisation, quand une fourniture de fluide est insuffisante, le dispositif de commande, ou les dispositifs de commande, qui est/sont raccordé(s) au module de soupape ou aux modules de soupapes avec agencement de pré- 30 compensation, peut/peuvent être commandé(s) différemment des dispositifs de commande qui sont raccordés aux modules de soupapes avec agencement de post- compensation. Avec l'exemple mentionné dans ce qui précède d'une pelle rétro comprenant une pluralité de dispositifs de commande, le dispositif de commande qui 2910566 3 fait tourner le corps supérieur du véhicule par rapport au corps inférieur du véhicule peut, par exemple, être raccordé à un module de soupape avec agencement de pré-compensation, tandis que les autres dispositifs de commande, qui actionnent la pelle, le balancier et la flèche, peuvent être raccordés à des modules de soupapes avec 5 agencement de post-compensation. Si tous les dispositifs de commande sont ensuite activés en même temps, une fourniture insuffisante de fluide risque alors de se produire. Cette fourniture insuffisante de fluide est alors distribuée différemment de l'ordinaire. Le dispositif de commande en rotation n'est pratiquement pas affecté par la fourniture insuffisante de fluide. Le corps supérieur du véhicule continue de 10 tourner à la vitesse souhaitée par l'utilisateur. Les autres dispositifs de commande reçoivent la partie résiduelle du fluide hydraulique qui est alors distribuée proportionnellement aux positions individuelles des soupapes directionnelles. Un grand nombre d'utilisateurs trouve que ce comportement de commande est plus confortable. Bien évidemment, d'autres exemples peuvent également être imaginés 15 dans lesquels des modules de soupapes avec agencement de pré-compensation et des modules de soupapes avec agencement de post-compensation sont mélangés dans un agencement de soupapes comprenant une pluralité de modules de soupapes. De préférence, l'agencement de post-compensation comporte un ressort de fermeture, et l'agencement de pré-compensation comporte un ressort d'ouverture, le 20 ressort de fermeture étant plus faible que le ressort d'ouverture. Dans l'agencement de post-compensation, le ressort de fermeture agit conjointement avec la pression dans une conduite de détection de charge. La pression en arrière de l'orifice de mesure se développe ou agit dans le sens de l'ouverture. Avec un module de soupape avec agencement de pré-compensation, cependant, le ressort agit dans le sens de 25 l'ouverture, et la pression à l'avant de l'orifice de mesure se développe ou agit dans le sens de la fermeture. Le dimensionnement susmentionné des ressorts garantit d'une façon simple que le module de soupape avec agencement de pré-compensation aura toujours priorité par rapport à un module de soupape, ou à des modules de soupapes avec agencement de post-compensation.
30 De préférence, le ressort d'ouverture génère une force de commande qui est moins élevée qu'une force de pression au cours d'un fonctionnement au ralenti qui se développe à l'encontre du ressort d'ouverture. Dans ces conditions, un comportement d'économie d'énergie du module de soupape avec agencement de pré-compensation 2910566 4 peut être obtenu. En particulier, si la pression qui est appliquée dans la voie d'alimentation haute pression est réduite au cours d'un fonctionnement au ralenti par une pompe à débit variable, ou un autre dispositif de commande, le module de soupape avec agencement de pré-compensation peut se fermer ou au moins 5 augmenter fortement l'étranglement, de manière à interrompre un éventuel débit volumique. De préférence, dans le module de soupape avec l'agencement de pré-compensation, l'agencement de compensation est disposé dans une conduite qui s'étend depuis une sortie vers une entrée de l'agencement de soupape directionnelle.
10 De ce fait, l'agencement de pré-compensation est alors physiquement disposé consécutivement à l'agencement de soupape directionnelle et, par conséquent, consécutivement à l'orifice de mesure également. Quand il est activé, l'agencement de soupape directionnelle libère alors un chemin d'écoulement pour du fluide hydraulique, depuis la voie d'alimentation de haute pression vers l'entrée de 15 l'agencement de pré-compensation. Il est préférable que, tant l'agencement de pré-compensation que l'agencement de post-compensation soient disposés dans des conduites qui s'étendent depuis une sortie vers une entrée de l'agencement de soupape directionnelle. Dans ces conditions, les conceptions d'un module de soupape avec agencement de pré-compensation et 20 d'un module de soupape avec agencement de post-compensation peuvent être voisines l'une de l'autre. Les coûts de fabrication sont ainsi réduits. Il est particulièrement préférable que les agencements de compensation soient disposés dans la même position, aussi bien dans des modules de soupapes avec agencement de pré-compensation, que dans des modules de soupapes avec 25 agencement de post-compensation. Ceci permet un rapprochement supplémentaire de la corrélation de conception entre le module de soupape avec agencement de pré-compensation et le module de soupape avec agencement de post-compensation. Dans un mode de réalisation préféré en particulier, il est prévu que le module de soupape avec agencement de pré-compensation et le module de soupape avec 30 agencement de post-compensation aient tous les deux des logements de soupape similaires, et qu'un ressort de l'agencement de pré-compensation soit disposé au niveau d'un côté différent d'un tiroir par comparaison avec un ressort de l'agencement de post-compensation. Ceci permet de maintenir les coûts de fabrication d'un 2910566 5 agencement de soupapes peu élevés, et également si des modules de soupapes ayant des comportements de commande différents sont utilisés. Les mêmes logements de soupapes peuvent être utilisés à la fois pour la pré-compensation et pour la post-compensation. Ces logements de soupapes doivent simplement être pourvus d'un 5 petit nombre de voies supplémentaires par rapport à ce qui serait nécessaire si les logements de soupapes étaient destinés uniquement à une seule fonction. Les canaux superflus peuvent simplement être fermés avec des obturateurs. Ceci est plus rentable que de prévoir différents logements de soupapes pour les deux fonctionnalités. Dans ce qui suit, l'invention est décrite sur la base d'un mode de réalisation 10 préféré, et en faisant référence au dessin sur lequel : la figure 1 est une vue schématique d'un agencement de soupapes à commande hydraulique. Un agencement de soupapes à commande hydraulique 1 comporte une pluralité de modules de soupapes 2 à 6. Les modules de soupapes 2 à 6 sont 15 raccordés les uns aux autres par une bride de façon à former un bloc. Une voie d'alimentation haute pression 7 et une voie d'alimentation basse pression 8, qui constituent l'agencement de voies d'alimentation, sont dirigées à travers le bloc. Un module d'entrée 9 est raccordé par une bride sur l'un des côtés du bloc de modules de soupapes 2 à 6, et un module d'extrémité est raccordé par une bride sur 20 l'autre côté du bloc. Le module d'entrée 9 a un raccord de pression P qui est raccordé à la voie d'alimentation haute pression 7. Le module d'extrémité 9 a un raccord T qui est raccordé à la voie d'alimentation basse pression 8. La voie d'alimentation haute pression 7 peut être raccordée à une pompe ou à une autre source de pression. Le raccord basse pression T est raccordé à un réservoir ou à un autre conteneur. Par 25 ailleurs, le module d'entrée 9 a un raccord de détection de charge LS qui transporte la pression de charge la plus élevée qui est appliquée dans les modules de soupapes 2 à 6. Une voie de pression de charge correspondante 11 s'étend également à travers la totalité des modules de soupapes 2 à 6. Dans le module d'extrémité 10, elle est raccordée à la conduite basse pression 8. Des soupapes à deux voies 12 forment une 30 cascade dans la voie de détection de charge 11. Elles font passer la pression la plus élevée au niveau des entrées vers leur sortie, de telle sorte que, dans le module d'entrée 9, la voie de pression de charge 11 transporte la pression la plus élevée qui est appliquée dans la totalité des modules de soupapes 2 à 6.
2910566 6 La voie de pression de charge 11 a une section sous la forme d'une conduite de détection de charge 13 qui s'étend également à travers la totalité des modules de soupapes 2 à 6. Dans le module d'entrée 9, une soupape de compensation d'entrée 14 est 5 prévue qui garantit que la pression dans la voie d'alimentation haute pression 7 dépasse toujours la pression dans la voie de détection de charge 13 d'une valeur au moins sensiblement constante. Le module de soupape 2 a un raccord de service A et un autre raccord T2. Le raccord de service A peut recevoir du fluide hydraulique sous pression, alors que le 10 raccord T2 ne le peut pas. Dans ces conditions, un dispositif de commande hydraulique à simple effet peut être raccordé au module de soupape 2, ledit dispositif de commande servant simplement le but de soulever une charge. Le volume hydraulique déplacé à partir du dispositif de commande hydraulique au cours du levage de la charge peut alors être adopté et libéré par le module de soupape 2 par le 15 biais du raccord T2. Au cours de la descente de la charge, du fluide hydraulique peut être rajouté par le biais du raccord T2. Chacun des autres modules de soupapes 3 à 6 a deux raccords de service A, B, qui peuvent, comme on va le voir dans la suite du document, être mis en pression d'une manière contrôlée.
20 Les modules de soupapes 3 et 5 sont conçus de la même manière. Ils ont tous les deux une soupape directionnelle 15 raccordée en série avec un orifice de mesure 16. Bien évidemment, l'orifice de mesure 16 peut également faire partie de l'agencement de soupape directionnelle 15. Dans ces conditions, la combinaison de l'orifice de mesure 16 et de la soupape directionnelle 1 est appelée un agencement de 25 soupape directionnelle. Par le biais d'une entrée 17, la soupape directionnelle 15 est raccordée à la voie d'alimentation haute pression 7. Une sortie 18 de l'agencement de soupape directionnelle 15, 16 mène vers une soupape de compensation 19 qui a un tiroir de soupape de compensation 20 sur lequel, dans le sens de l'ouverture, agit un ressort 30 d'ouverture 27, et sur lequel, dans le sens de la fermeture, se développe et agit la pression dans la voie d'alimentation haute pression 7. Par ailleurs, la pression au niveau de la sortie 18 de l'agencement de soupape directionnelle 15, 16 se développe ou agit dans le sens de l'ouverture, de telle sorte que le tiroir de soupape de 2910566 7 compensation s'ajuste toujours de façon à ce que la pression sur l'orifice de mesure 16 corresponde à la force du ressort d'ouverture 27. Par le biais d'un clapet de non-retour 21 qui s'ouvre dans le sens de la soupape directionnelle 15, la soupape de compensation 19 est raccordée à une entrée 22 de la 5 soupape directionnelle 15, ladite entrée 22 pouvant être raccordée à l'un des raccords de service A, B en fonction de l'activation de la soupape directionnelle 15. Des clapets de non-retour 23, 24, qui peuvent s'ouvrir, sont positionnés avant les raccords de service A, B, lesdits clapets de non-retour autorisant un raccordement étanche à la baisse de pression des équipements hydrauliques.
10 Comme la soupape de compensation 19 est contrôlée par la pression avant l'orifice de mesure 16, elle est également appelée une soupape de pré-compensation . Les modules de soupapes 3, 5 peuvent également être appelés des modules de soupapes avec pré-compensation . Les modules de soupapes 4, 6 sont conçus de la même manière. Dans ce cas 15 également, une soupape directionnelle 15 et un orifice de mesure 16 sont prévus qui, ensemble, forment un agencement de soupape directionnelle. L'entrée de la soupape directionnelle 15 est raccordée à la voie d'alimentation haute pression 7. À la sortie 18 de l'agencement de soupape directionnelle 15, 16 est également raccordée une soupape de compensation 28 sur le tiroir de compensation 25 de 20 laquelle agit un ressort de fermeture 26, dans le sens de la fermeture. Dans le sens de la fermeture également, la pression au niveau du raccord de détection de charge LS se développe, qui est transmise vers là par le biais de la conduite de détection de charge 13. Dans le sens de l'ouverture, la pression au niveau de la sortie 18 de l'agencement de soupape directionnelle 15, 16 se développe ou agit sur le tiroir de 25 compensation 25. La sortie de la soupape de compensation 28 est raccordée à l'entrée 22 de la soupape directionnelle 15. En fonction de sa position, la soupape directionnelle 15 peut raccorder cette entrée 22 à l'un des raccords de service A, B, des clapets de non-retour 23, 24, qui peuvent s'ouvrir, étant prévus également de façon à prévenir toute 30 fuite au niveau des raccords de service A, B. Comme la soupape de compensation 28 est contrôlée par la pression après l'orifice de mesure 16, elle est également appelée une soupape de post- 2910566 8 compensation . Dans ces conditions, les modules de soupapes 4, 6 sont des modules de soupapes avec post-compensation . Le module de soupape 2 a également une soupape de pré-compensation 19. Un module de soupape avec agencement de pré-compensation 3, 5, dont 5 l'agencement de soupape directionnelle 15, 16 peut donc alors également être appelé une soupape LS avec une soupape de compensation principale individuelle, ne permet pas une distribution dépendante de la fourniture du débit disponible de fluide hydraulique. Quand une pluralité de ces modules de soupapes, fonctionnant en parallèle, actionnent leurs dispositifs de commande en même temps, le dispositif de 10 commande, qui a la pression de charge la moins élevée, est le premier à recevoir du fluide hydraulique, alors que le débit volumique restant est dirigé vers les autres dispositifs de commande. Au final, ceci a comme conséquence que, dans le cas d'une fourniture insuffisante de fluide, la fonction du dispositif de commande qui a la pression de charge la moins élevée est maintenue, alors qu'un autre dispositif de 15 commande avec une pression de charge plus élevée devra s'arrêter. Cependant, un module de soupape avec post-compensation 4, 6, permet la distribution du débit de fluide hydraulique proportionnellement aux positions des agencements de soupapes directionnelles 15, 16 individuels. Un module de soupape avec post-compensation peut également être appelé une soupape LC .
20 Le ressort de fermeture 26 dans les modules de soupapes avec agencement de post-compensation 4, 6, est plus faible que le ressort d'ouverture 27 dans les modules de soupapes avec agencement de pré-compensation 3, 5. De cette façon, on est certain que les modules de soupapes avec agencement de pré-compensation 3, 5 ont toujours priorité sur les modules de soupapes avec agencement de post-compensation 25 4, 6. Dans ces conditions, au cours d'une fourniture insuffisante de fluide, les dispositifs de commande qui sont raccordés aux modules de soupapes avec agencement de pré-compensation 3, 5 sont activés en premier. Cependant, les dispositifs de commande raccordés aux modules de soupapes avec agencement de post-compensation 4, 6, réduisent leur vitesse de travail en proportion.
30 La réduction proportionnelle du débit volumique avec des soupapes avec agencement de post-compensation est principalement provoquée par la chute de la pression marginale qui réduit la force d'ouverture au niveau du compensateur, alors que rien ne change du côté du ressort. Avec des soupapes avec agencement de 2910566 9 post-compensation, cette chute a un effet immédiat, alors qu'avec des soupapes avec agencement de pré-compensation, l'effet n'apparaît pas tant que la pression marginale ne descend pas en dessous de la valeur de ressort du ressort d'ouverture. De préférence, le ressort d'ouverture 27 peut être fabriqué de telle sorte que la 5 pression qu'il développe soit moins élevée qu'une pression au ralenti à l'intérieur de la voie d'alimentation de haute pression 7, qui peut également être appelée une pression de réserve ou pression marginale . Ceci permet un fonctionnement avec économies d'énergie. Comme on peut le voir à partir de la vue schématique, les conduites et la 10 position des éléments individuels dans les modules de soupapes avec agencement de pré-compensation 3, 5 sont sensiblement identiques aux conduites correspondantes et aux positions correspondantes des éléments dans les modules de soupapes avec agencement de post-compensation 4, 6. Comme cela ressort clairement, ceci est le cas pour le trajet depuis la soupape directionnelle 15 vers les raccords de service A, 15 B, y compris les clapets de non-retour 23, 24 qui peuvent être ouverts. Cependant, la position des soupapes de compensation 19, 28, est la même dans les deux types de module de soupape. Tout simplement, le ressort de fermeture 26 de la soupape de compensation tiroir 25 doit être déplacé vers l'autre côté du tiroir de compensation 25 afin de réaliser un tiroir de compensation avec pré-compensation 20 20. Par ailleurs, il est simplement nécessaire de déposer la conduite existante entre le tiroir de compensation 25 et la conduite de détection de charge 13, et de la remplacer par une conduite entre l'entrée 17 de la soupape directionnelle 15 et le tiroir de compensation 20. En principe, il suffit donc par conséquent de réaliser des alésages correspondants dans le logement pour ces deux conduites, puis de fermer ces 25 alésages au moyen d'obturateurs, ou similaires.

Claims (7)

REVENDICATIONS
1. Agencement de soupapes à commande hydraulique avec une pluralité de modules de soupapes, comprenant chacun un agencement de voies d'alimentation avec une voie d'alimentation haute pression et une voie d'alimentation basse pression, un agencement de raccords de service avec au moins un raccord de service, un agencement de soupape directionnelle entre l'agencement de voies d'alimentation et l'agencement de raccords de service, et un agencement de compensation, caractérisé en ce que, dans au moins un module de soupape (3, 5), l'agencement de compensation est un agencement de pré-compensation (19) et que, dans au moins un autre module de soupape (4, 6), l'agencement de compensation est un agencement de post-compensation (28).
2. Agencement de soupapes selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agencement de post-compensation (28) comporte un ressort de fermeture (26), et en ce que l'agencement de pré-compensation (19) comporte un ressort d'ouverture (27), le ressort de fermeture (26) étant plus faible que le ressort d'ouverture (27).
3. Agencement de soupapes selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ressort d'ouverture (27) génère une force de commande qui est inférieure à une force de pression, au cours d'un fonctionnement au ralenti, qui agit à l'encontre du ressort d'ouverture (27).
4. Agencement de soupapes selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, dans le module de soupape (3,
5) avec l'agencement de pré- compensation (19), l'agencement de compensation est disposé dans une conduite qui s'étend depuis une sortie (18) vers une entrée (22) de l'agencement de soupape directionnelle (15, 16). 5. Agencement de soupapes selon la revendication 4, caractérisé en ce que, tant l'agencement de pré-compensation (19) que l'agencement de post-compensation (28) sont disposés dans des conduites qui s'étendent depuis une sortie (18) vers une entrée (22) de l'agencement de soupape directionnelle (15, 16). 2910566 11
6. Agencement de soupapes selon la revendication 5, caractérisé en ce que les agencements de compensation (19, 28) sont disposés dans la même position aussi bien dans des modules de soupapes (3, 5) avec agencement de pré-compensation (19) 5 que dans des modules de soupapes (4, 6) avec agencement de post-compensation (28).
7. Agencement de soupapes selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le module de soupape (3, 5) avec agencement de pré-10 compensation (19) et le module de soupape (4, 6) avec agencement de post-compensation (28) ont tous les deux des logements de soupape similaires, et en ce qu'un ressort de l'agencement de pré-compensation (19) est disposé au niveau d'un côté différent d'un tiroir (20) par comparaison avec un ressort de l'agencement de post-compensation (28).
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