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Circuit hydraulique ferme comprenant une partie haute pression et une partie basse pression avec un moyen de maintien de la basse pression Download PDF

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Abstract

Circuit hydraulique fermé comprenant une partie haute pression (2) reliée à un accumulateur haute pression (4), une partie basse pression (10) comprenant un moyen de maintien d'une basse pression (30), et des équipements pour la génération de pression (16) et l'utilisation de cette pression (22) disposés entre ces deux parties, caractérisé en ce que le moyen de maintien de la basse pression comporte un vérin de réduction de pression (30) comprenant deux chambres opposées de sections différentes, la chambre de petite section (32) étant reliée à la partie haute pression (2), et la chambre de grande section (36) étant reliée à la partie basse pression (10).

Description

CIRCUIT HYDRAULIQUE FERME COMPRENANT UNE PARTIE HAUTE PRESSION ET UNE PARTIE BASSE PRESSION AVEC UN MOYEN DE MAINTIEN DE LA BASSE PRESSION La présente invention concerne un circuit hydraulique fermé comprenant une partie haute pression et une partie basse pression, ainsi qu'un véhicule hybride disposant de ce circuit hydraulique. Certains types de véhicules hybrides comportent une chaîne de traction comprenant un moteur thermique, qui peut entraîner une pompe hydraulique afin de recharger des accumulateurs de pression, pour alimenter ensuite un moteur hydraulique de traction de ce véhicule. Le moteur hydraulique peut généralement travailler aussi en pompe, lors des freinages du véhicule on entraîne ce moteur afin de recharger les accumulateurs de pression, et de récupérer ainsi une énergie cinétique du véhicule. Le circuit hydraulique comprend généralement de manière connue, un accumulateur haute pression qui stocke l'énergie hydraulique pour la délivrer au moteur hydraulique, le retour de ce moteur allant vers un accumulateur basse pression maintenant dans la partie basse pression de ce circuit une pression minimum, qui permet notamment d'éviter des problèmes de cavitation dans le moteur comme dans la pompe. Un problème qui se pose avec ce type de circuit hydraulique fermé, est qu'il faut disposer en double des moyens de contrôle pour effectuer sur chaque accumulateur de pression différentes opérations comme un pilotage ou une fermeture du débit, la mesure de la pression ou des contrôles de sécurité. De plus ces deux accumulateurs peuvent comporter des écarts de température entre eux et donc des dilatations différentes, il faut alors prévoir des réserves de volumes pour recevoir un volume de fluide supplémentaire. En particulier pour éviter une fuite des accumulateurs de pression dans le circuit hydraulique, lors des arrêts du système, il faut disposer une électrovanne de sécurité sur chaque accumulateur afin de maintenir la pression, et de ne pas perdre une énergie stockée.
La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, en proposant un moyen simple et efficace permettant de maintenir une basse pression dans un circuit hydraulique fermé.
Elle propose à cet effet un circuit hydraulique fermé comprenant une partie haute pression reliée à un accumulateur haute pression, une partie basse pression comprenant un moyen de maintien d'une basse pression, et des équipements pour la génération de pression et l'utilisation de cette pression disposés entre ces deux parties, caractérisé en ce que le moyen de maintien de la basse pression comporte un vérin de réduction de pression comprenant deux chambres opposées de sections différentes, la chambre de petite section étant reliée à la partie haute pression, et la chambre de grande section étant reliée à la partie basse pression. Un avantage du circuit hydraulique fermé selon l'invention, est que la basse pression étant générée directement par la haute pression suivant une loi proportionnelle donnée par le rapport des sections des chambres, on peut alors disposer certains moyens de contrôle ou de pilotage seulement sur l'accumulateur haute pression, ce qui simplifie le circuit et réduit les coûts. Le circuit hydraulique fermé selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, le circuit hydraulique fermé comporte une électrovanne disposée en sortie de l'accumulateur haute pression. Avantageusement, le vérin de réduction de pression est directement relié à la partie basse pression, sans passer par une électrovanne. Avantageusement, la chambre basse pression comporte une chambre élastique fermée, comprenant un moyen élastique de rappel maintenant une pression. En particulier, la chambre élastique fermée peut comporter une vessie gonflée, qui est logée dans un creux du piston du vérin de réduction de pression.
Selon un mode de réalisation, le vérin de réduction de pression comporte une chambre de compensation fermée, directement reliée à la chambre annulaire morte se trouvant en arrière de la chambre basse pression.
Selon un autre mode de réalisation, la chambre annulaire morte se trouvant en arrière de la chambre basse pression, comporte un clapet antiretour qui laisse uniquement entrer l'air venant de l'extérieur, et une canalisation de drainage vers un réservoir extérieur. La chambre haute pression du vérin de réduction de pression, peut comporter des tubes télescopiques qui s'emboîtent les uns dans les autres lors d'un recul du piston de ce vérin. En particulier, le circuit hydraulique fermé peut comporter un moteur hydraulique de traction des roues motrices d'un véhicule hybride. L'invention a aussi pour objet un véhicule hybride disposant d'un circuit hydraulique comprenant un moteur hydraulique de traction, ce circuit comportant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un circuit hydraulique selon l'art antérieur ; - la figure 2 est un schéma d'un circuit hydraulique selon l'invention ; - la figure 3 est un schéma du vérin de réduction de pression de ce circuit hydraulique ; - les figures 4 et 5 sont des schémas de vérins de réduction de pression selon des variantes ; - la figure 6 est une vue en coupe axiale d'un vérin de réduction de pression ; et - la figure 7 est une vue en perspective comprenant une coupe axiale d'un vérin de réduction de pression selon une variante. La figure 1 présente un circuit hydraulique fermé 1 comprenant une partie haute pression 2 comportant un accumulateur haute pression 4 relié à cette partie par une première électrovanne de sécurité 6, et une partie basse pression 10 comportant un accumulateur basse pression 12 relié à cette partie de la même manière par une deuxième électrovanne de sécurité 14. Une pompe hydraulique 16 à cylindrée variable qui est entraînée par un moteur 18, prélève le fluide à une pression faible dans la partie basse pression 10, pour charger l'accumulateur haute pression 4. La pompe 16 comporte sur sa sortie, une électrovanne de blocage 20 permettant de fermer cette sortie. Un moteur hydraulique 22 à cylindrée variable, reçoit le fluide de l'accumulateur haute pression 4 pour entraîner un récepteur 24, et renvoie le fluide en sortie dans la partie basse pression 10 pour charger l'accumulateur basse pression 12. Le moteur hydraulique 22 comporte sur sa sortie, une électrovanne de blocage 26 permettant de fermer cette sortie. De cette manière, une pression basse minimum est maintenue en cours de fonctionnement dans la partie basse pression 10, pour éviter des problèmes de cavitation. La figure 2 présente un circuit hydraulique fermé 31 similaire, comprenant à la place de l'accumulateur basse pression un réducteur de pression 30 formé par un vérin comportant axialement de chaque côté de son piston 40, une chambre haute pression de petite section transversale 32 reliée par une canalisation 34 à la partie haute pression 2, et une chambre basse pression de grande section transversale 36, reliée par une canalisation 38 à la partie basse pression 10. On notera que le réducteur de pression 30 est directement relié à la partie basse pression 10 du circuit 31, sans passer par une électrovanne de sécurité. La figure 3 détaille le réducteur de pression 30, comprenant un piston étagé 40 qui comporte une partie cylindrique de petit diamètre fermant la chambre haute pression 32, et une partie cylindrique de grand diamètre fermant la chambre basse pression 36. Chaque partie cylindrique est entourée par un joint annulaire d'étanchéité 42, pour assurer l'étanchéité de chacune des chambres 32, 36.
Le réducteur de pression 30 comporte une chambre annulaire morte 46 se trouvant en arrière de la partie cylindrique de grand diamètre du piston 40, qui dispose d'un perçage ou évent 44 mettant cette chambre en communication libre avec l'air extérieur pour éviter une mise en pression de ce volume lors des mouvements du piston. On obtient avec ce type de réducteur de pression 30, une pression dans la partie basse pression 10 du circuit fermé 31, qui est directement proportionnelle à la pression maintenue dans la partie haute pression 2 par l'accumulateur haute pression 4.
Les deux pressions haute et basse, peuvent être contrôlées par la première électrovanne de sécurité 6 qui est unique, une fermeture de cette électrovanne lorsque le circuit 31 n'est plus en fonctionnement, permettant alors une chute de pression à la fois dans les parties haute 2 et basse 10 pression, sans perte d'énergie due à un accumulateur qui pourrait se vider.
Avantageusement, la chambre basse pression 36 du réducteur de pression 30, comporte un volume suffisant pour recevoir quasiment la totalité du fluide quand l'accumulateur haute pression 4 se vide entièrement. De cette manière, on peut utiliser la totalité de l'énergie contenue dans l'accumulateur haute pression 4, qui peut se vider entièrement dans le circuit fermé 31.
La figure 4 présente un réducteur de pression 30, comprenant un piston 40 dont la partie cylindrique de petit diamètre comporte un creux ouvert vers la chambre basse pression 36. Cette partie creuse reçoit une chambre élastique fermée 52, comprenant par exemple une vessie gonflée par un gaz sous pression, pour former une chambre de lissage de pression permettant d'éviter des à-coups, notamment dans la partie basse pression 10 du circuit 31. Le réducteur de pression 30 comporte de plus une chambre de compensation fermée 50 directement reliée à l'évent 44 de la chambre morte 46, de manière à fermer le volume de la chambre morte sans entraîner une montée en pression trop forte de cette chambre, pour éviter des éventuels rejets de fluide dans l'air ambiant dans le cas où le piston 40 comporterait des petites fuites de fluide.
La figure 5 présente un réducteur de pression 30, comprenant sur l'évent de la chambre morte 46 un clapet anti-retour 60 qui laisse uniquement entrer l'air venant de l'extérieur. La chambre morte 46 est de plus reliée par une canalisation de drainage 62 connectée en un point situé vers le bas de cette chambre morte, à un réservoir extérieur 64 qui se trouve à l'air libre. On obtient ainsi un circuit de drainage, qui laisse l'air extérieur rentrer librement dans la chambre morte 46 par le clapet anti-retour 60 quand le volume de cette chambre s'accroît, et qui refoule cet air éventuellement chargé de fluide dans le cas de petites fuites du piston 40, par la canalisation de drainage vers le réservoir extérieur 64, quand le volume de cette chambre décroît. La figure 6 présente un réducteur de pression 30, comportant une chambre basse pression 36 comprenant un volume suffisant pour recevoir une grande partie du volume de fluide du circuit hydraulique 31, et permettre à l'accumulateur haute pression 4 de se vider entièrement. On notera que la partie cylindrique de petit diamètre du piston 40, forme une tige 70 dont le diamètre est nettement plus petit que celui de la partie cylindrique de grand diamètre 72, de manière à obtenir une forte réduction de pression. On notera aussi que la longueur de cette tige 70, ainsi que celle du tube 74 formant la chambre haute pression 32 recevant cette tige, est importante pour permettre une course du piston 40 couvrant toute la longueur de la chambre basse pression 36. La figure 7 présente un réducteur de pression 30 comportant un piston 40 dont la partie cylindrique de petit diamètre 80 qui est courte, s'emboîte dans une chambre haute pression 32 comprenant deux parties télescopiques, pour former un vérin télescopique comportant trois parties coulissant les unes dans les autres, qui disposent d'une étanchéité entre ces parties coulissantes, et de butées de fin de course non représentées. De cette manière quand le volume de la chambre basse pression 36 est à son maximum, la tige 80 ainsi que les éléments télescopiques du tube 84 sont emboîtés les uns dans les autres, et dépassent relativement peu en arrière de cette chambre basse pression.
La section de ce vérin télescopique reste sensiblement constante, de sorte que le vérin réducteur de pression 30 comporte un rapport entre la haute et la basse pression qui est aussi sensiblement constant. D'une manière générale, on réalise avec le réducteur de pression 30 un ensemble compact qui délivre une basse pression directement à partir de la haute pression, et qui peut être contrôlé par les moyens de contrôle disponibles sur la partie haute pression 2, comme l'électrovanne de sécurité 6, un capteur de pression ou un capteur de température, pour vérifier le fonctionnement ainsi que d'éventuelles défaillances.
Le circuit hydraulique 31 comportant un nombre réduit de moyens de contrôle, est plus fiable ainsi que plus économique. Le circuit hydraulique fermé 31 comprenant le réducteur de pression 30, apportant des améliorations de la sécurité ainsi que des réductions de coûts, est particulièrement adapté pour les exigences d'un véhicule hybride utilisant l'énergie hydraulique pour la traction.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1 - Circuit hydraulique fermé comprenant une partie haute pression (2) reliée à un accumulateur haute pression (4), une partie basse pression (10) comprenant un moyen de maintien d'une basse pression (30), et des équipements pour la génération de pression (16) et l'utilisation de cette pression (22) disposés entre ces deux parties, caractérisé en ce que le moyen de maintien de la basse pression comporte un vérin de réduction de pression (30) comprenant deux chambres opposées de sections différentes, la chambre de petite section (32) étant reliée à la partie haute pression (2), et la chambre de grande section (36) étant reliée à la partie basse pression (10).
  2. 2 - Circuit hydraulique fermé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une électrovanne (6) disposée en sortie de l'accumulateur haute pression (4).
  3. 3 - Circuit hydraulique fermé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le vérin de réduction de pression (30) est directement relié à la partie basse pression (10), sans passer par une électrovanne.
  4. 4 - Circuit hydraulique fermé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre basse pression (36) comporte une chambre élastique fermée (52), comprenant un moyen élastique de rappel maintenant une pression.
  5. 5 - Circuit hydraulique fermé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la chambre élastique fermée comporte une vessie gonflée (52), qui est logée dans un creux du piston (40) du vérin de réduction de pression (30).
  6. 6 - Circuit hydraulique fermé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le vérin de réduction de pression (30) comporte une chambre de compensation fermée (50), directement reliée à la chambre annulaire morte (46) se trouvant en arrière de la chambre basse pression (36).
  7. 7 - Circuit hydraulique fermé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la chambre annulaire morte (46) se trouvant en arrière de la chambre basse pression (36), comporte un clapetanti-retour (60) qui laisse uniquement entrer l'air venant de l'extérieur, et une canalisation de drainage (62) vers un réservoir extérieur (64).
  8. 8 - Circuit hydraulique fermé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre haute pression (32) du vérin de réduction de pression (30), comporte des tubes télescopiques (84) qui s'emboîtent les uns dans les autres lors d'un recul du piston (30) de ce vérin.
  9. 9 - Circuit hydraulique fermé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un moteur hydraulique de traction (22) des roues motrices d'un véhicule hybride.
  10. 10 - Véhicule hybride disposant d'un circuit hydraulique comportant un moteur hydraulique de traction (22), caractérisé en ce que ce circuit hydraulique est réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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