WO2017149226A1 - Dispositif de contrôle de débit hydraulique pour système d'alimentation de charges hydrauliques et système hydraulique incorporant un tel dispositif - Google Patents

Dispositif de contrôle de débit hydraulique pour système d'alimentation de charges hydrauliques et système hydraulique incorporant un tel dispositif Download PDF

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    • F16K31/1635—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid with a mechanism, other than pulling-or pushing-rod, between fluid motor and closure member the fluid acting on a piston for rotating valves

Definitions

  • the present invention relates to hydraulic systems for a motor vehicle and concerns in particular the hydraulic systems intended for raising the vehicle body relative to the hydraulic system for a hydraulic load supply system and a hydraulic system incorporating such a device. on the ground, for example according to the type of taxiing, or to control the level of elevation of the body, especially to reduce pollution.
  • Hydraulic systems generally include a hydraulic pump that supplies an actuator, such as a hydraulic cylinder, which acts on a load.
  • FIG. 1 there is shown a conventional hydraulic system 1 for acting simultaneously on several loads, here for example four in number.
  • a hydraulic pump 2 which is connected to a hydraulic fluid reservoir (not shown) and which communicates with actuators 3, 4, 5 and 6, in this case hydraulic cylinders.
  • actuators 3, 4, 5 and 6, in this case hydraulic cylinders.
  • the force exerted on each load may be different depending on the resistance it exerts on the actuator.
  • the body When it comes to controlling the elevation of a motor vehicle, the body can have a different elevation at each wheel, depending on the weight PI, P2, P3 or P4 it exerts on the actuator.
  • the object of the invention is therefore to overcome this disadvantage.
  • the subject of the invention is therefore, according to a first aspect, a hydraulic flow control device for a system hydraulic fluid feed system comprising a flow control member.
  • the regulating member comprises a main body in which a fluid inlet and load supply outlets are provided, at least one fixed stator with respect to the main body and a set of rotors, mounted in the stator and defining with the stator at least one flow control chamber, each chamber being adapted to adjust the flow rate for one of the hydraulic loads, and comprising two compartments which are sealed and in communication with the inlet and with a supply outlet, the rotors being mounted on a common axis of rotation.
  • the hydraulic flow control device comprises two rotors disposed on either side of the main body, each rotor comprising two flow control chambers providing flow control for one of the loads.
  • each rotor controls the elevation of the body at the level of the front or rear axle.
  • each rotor comprises a radial pin protruding and sealing against the stator, said pin defining said compartments.
  • the main body may comprise, for each rotor, a first way of communication of a first compartment with the entrance and a second way of communication of a radially inner face of the pin with the entrance.
  • the second path opens into an annular groove formed on one side of the main body, facing said radially inner face of the pin.
  • each pin is provided with a spring soiling the pin in abutment against the stator.
  • the pin has a radially outer end beveled.
  • the object of the invention is also, and according to a second aspect, a hydraulic system for raising a motor vehicle body which comprises a control device as defined above.
  • FIG. 2 illustrates the general architecture of a hydraulic system according to the invention
  • FIG. 3 is a perspective view of a hydraulic flow control device according to the invention.
  • FIG. 4 is a side view of the device of FIG. 3;
  • FIGS. 5, 6, 7, 8, 9, and 10 are sectional views along lines A-A, B-B, C-C, D-D, E-E, F-F, G-G and H-H, respectively of FIG. 4;
  • Figures 1 1 and 12 are sectional views along the lines G-G and H-H, respectively of Figure 6.
  • FIG. 2 illustrates the general principle of a hydraulic system according to the invention, designated by the general reference numeral 10.
  • this system 10 comprises a pump 1 1 of hydraulic fluid, in this case oil, fed from a reservoir (not shown) and which supplies with hydraulic fluid four hydraulic loads 12, 13, 14 and 15 via lines such as C.
  • it is a hydraulic system intended to cause the raising and lowering of the body of a motor vehicle and, in general, to control the height of the body relative to to the wheels of the vehicle.
  • the loads 12, 13, 14 and 15 are constituted by hydraulic cylinders.
  • the system 10 is provided with a flow control device 16 which adjusts the volume of hydraulic fluid delivered to each cylinder so that ensure that the ride height at each wheel is the same.
  • the hydraulic flow control device 1 6 comprises a main body 17, a stator 1 8 in two parts, a set of rotors 19 mounted in the stator, a common axis of rotation 20 for the rotors and two covers 21 and 22 end.
  • the device 1 6 is intended to control the flow of hydraulic fluid delivered to the cylinders of the four wheels of the vehicle, each rotor providing flow control for two front or rear cylinders.
  • each rotor provides flow control for one of the hydraulic cylinders.
  • four rotors each dedicated to a hydraulic cylinder are used.
  • the main body is provided with a hydraulic fluid inlet channel E and four outputs S1, S2, S3 and S4. Internally, it comprises hydraulic fluid distribution channels 23 comprising a first channel 24 provided with two end ports 25 which communicate with the two rotors 19 (for two adjustment chambers) and a second channel 26 which comprises also two end ports 27 which communicate with the two rotors 1 9.
  • each rotor 19 has a section in circular cross section.
  • the stator comprises, meanwhile, an inner housing of generally oval shape so that it delimits with a corresponding rotor two hydraulic flow control chambers 28 and 29, on the one hand, and 30 and 3 1, on the other hand part ( Figures 9 and 1 0).
  • each chamber has two compartments such as 32 and 33.
  • the rotor comprises in this respect a set of radial pins such as 34 in sealing engagement against the inner peripheral surface of the stator 1 8 so as to separate the two compartments 32 and 33.
  • the pins 34 are placed in radial locations 35 and are movable radially therein.
  • outlets 25 of the first channel 24 open into one of the compartments of the chamber 29 and 31 of flow control of the respective rotors while the outlets 27 of the second channel 26 communicate with one of the compartments. the other flow control chamber 28 and 30.
  • the first channel 24 comprises, on each side, a third median fluid outlet orifice 37 which opens into an annular groove 38 formed on the mutually opposite major faces of the main body, at the location of the receiving housing 35.
  • pins 34 on the side of the radially inner face of the pins, so as to apply on this face the input pressure of the hydraulic fluid which pushes the pin, outwardly, to balance the pressure.
  • a spring R isolates the pins bearing against the stator 18. Note that the seal between the compartments 32 and 33 is ensured in both directions of flow of the fluid, that is to say during the rise of the charges and during the lowering of the charges.
  • FIGS. 9 and 10 also show that the free end of the pins 34 is beveled so that about 96% of the active section of the pins is oriented towards the hydraulic fluid inlet. Therefore, the pressure exerted on the beveled end is compensated by the pressure of the fluid present in the housing 35. It is the spring R which then ensures the sealing of the pin against the inner surface of the stator. It has been found for this specific application that the force provided by the spring must be about 0.03 N during elevation. In addition, when the car is lowered, the pressure present in the second compartment 32 is greater than the pressure present in the compartment 33 in communication with the entrance. It has been found that the spring must in this case, provide a force of 0.4 N to seal (during lowering).
  • the device that has just been described operates as follows.
  • the pressure in the compartments 32 corresponds to that exerted on each jack by the frame.
  • the inlet pressure is greater than the pressure of the cylinders so that the differential pressure in the compartments 32 and 33 causes displacement (rotation) of the rotors.
  • the rotors being integral with the common axis 20, the rotation of one of the rotors causes a consecutive rotation of the other rotor. In this way, an identical volume of each compartment is obtained, even if the pressures of the cylinders are different.
  • the system includes a single hydraulic pump. It is not beyond the scope of the invention when the system comprises several pumps, one for each cylinder.

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Abstract

Dispositif de contrôle de débit hydraulique pour système d'alimentation de charges hydrauliques et système hydraulique incorporant un tel dispositif Ce dispositif de contrôle de débit hydraulique pour système d'alimentation de charges hydrauliques en fluide hydraulique comprend un organe (16) de réglage de débit comprenant un corps principal (17) dans lequel sont pratiquées une entrée (E) de fluide et des sorties (S1, S2, S3, S4) d'alimentation des charges, un stator (18) fixe par rapport au corps principal (17) et un ensemble de rotors montés dans le stator et délimitant avec le stator au moins une chambre de réglage de débit, chaque chambre étant adaptée pour le réglage du débit pour l'une des charges hydrauliques et comprenant deux compartiments séparés de manière étanche en communication avec l'entrée et avec une sortie, les rotors étant montés sur un axe de rotation (20) commun.

Description

Dispositif de contrôle de débit hydraulique pour système d'alimentation de charges hydrauliques et système hydraulique incorporant un tel dispositif La présente invention concerne les systèmes hydrauliques pour véhicule automobile et concernent en particulier les systèmes hydrauliques destinés à l'élévation de la caisse du véhicule par rapport au sol, par exemple selon le type de roulage, ou à contrôler le niveau d'élévation de la caisse, notamment pour diminuer la pollution.
Mais elle concerne également, de manière générale, les systèmes hydrauliques pour l'alimentation de charges hydrauliques pour d'autres applications.
Les systèmes hydrauliques comportent généralement une pompe hydraulique qui alimente un actionneur, tel qu'un vérin hydraulique, lequel agit sur une charge.
Sur la figure 1, on a représenté un système hydraulique 1 conventionnel destiné à agir simultanément sur plusieurs charges, ici par exemple au nombre de quatre. Un tel système comporte une pompe hydraulique 2 qui est raccordée à un réservoir de fluide hydraulique (non représenté) et qui communique avec des actionneurs 3, 4, 5 et 6, en l'espèce des vérins hydrauliques. Avec ce type de système, l'effort exercé sur chaque charge peut être différent en fonction de la résistance qu'elle exerce sur l'actionneur.
Lorsqu'il s'agit de commander l'élévation d'un véhicule automobile, la caisse peut avoir une élévation différente à chaque roue, en fonction du poids PI, P2, P3 ou P4 qu'elle exerce sur l'actionneur.
Ainsi, par exemple, on constate que lors de l'élévation de la caisse, sans charge sur le pont arrière, celle-ci s'élève principalement à l'arrière puis à l'avant.
Le but de l'invention est donc de pallier cet inconvénient.
L'invention a donc pour objet, selon un premier aspect, un dispositif de contrôle de débit hydraulique pour système d' alimentation de charges hydrauliques en fluide hydraulique, comprenant un organe de réglage de débit.
L 'organe de réglage comporte un corps principal dans lequel sont pratiquées une entrée de fluide et des sorties d' alimentation des charges, au moins un stator fixe par rapport au corps principal et un ensemble de rotors, montés dans le stator et délimitant avec le stator au moins une chambre de réglage de débit, chaque chambre étant adaptée pour le réglage du débit pour l 'une des charges hydrauliques, et comprenant deux compartiments séparés de manière étanche et en communication avec l ' entrée et avec une sortie d' alimentation, les rotors étant montés sur un axe de rotation commun.
On contrôle ainsi le débit hydraulique pour chaque charge en contrôlant le vo lume hydraulique délivré par chaque chambre de réglage de débit, à chaque actionneur.
En effet, la pression différentielle régnant dans les compartiments de chaque chambre des rotors provoque une rotation des rotors et une modification consécutive du vo lume de chaque compartiment et du volume délivré à chaque actionneur.
Dans un mode de réalisation, le dispositif de contrôle de débit hydraulique comprend deux rotors disposés de part et d' autre du corps principal, chaque rotor comprenant deux chambres de réglage de débit assurant le réglage de débit pour l 'une des charges .
Ainsi, lorsqu' il s ' agit de contrôler l' élévation de la caisse d' un véhicule, chaque rotor contrôle l ' élévation de la caisse au niveau de l ' essieu avant ou arrière.
Selon une autre caractéristique de l' invention, chaque rotor comporte un pion radial en saillie et en appui étanche contre le stator, ledit pion délimitant lesdits compartiments.
Le corps principal peut comporter, pour chaque rotor, une première voie de mise en communication d'un premier compartiment avec l ' entrée et une deuxième voie de mise en communication d' une face radialement interne du pion avec l ' entrée. Par exemp le, la deuxième voie débouche dans une rainure annulaire pratiquée sur une face du corps principal, en regard de ladite face radialement interne du pion.
On peut prévoir que chaque pion est doté d'un ressort so llicitant le pion en appui contre le stator.
Avantageusement, le pion comporte une extrémité radialement externe biseautée.
L 'invention a également pour obj et, selon un deuxième aspect, un système hydraulique pour l ' élévation d'une caisse de véhicule automobile qui comporte un dispositif de contrôle tel que défini ci- dessus .
D ' autres buts, caractéristiques et avantages de l 'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d' exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 , dont il a déj à été fait mention, illustre la structure générale d'un système hydraulique conventionnel ;
- la figure 2 illustre l ' architecture générale d'un système hydraulique conforme à l ' invention ;
- la figure 3 est une vue en perspective d'un dispositif de contrôle de débit hydraulique conforme à l ' invention ;
- la figure 4 est une vue de profil du dispositif de la figure 3 ;
- les figures 5 , 6, 7, 8 , 9, et 10 sont de vues en coupe selon les lignes A-A, B-B, C-C, D-D, E-E, F-F, G-G et H-H, respectivement de la figure 4 ; et
- les figures 1 1 et 12 sont de vues en coupe selon les lignes G- G et H-H, respectivement de la figure 6.
On se référera tout d' abord à la figure 2 qui illustre le principe général d'un système hydraulique conforme à l' invention, désigné par la référence numérique générale 10.
Comme on le voit, ce système 10 comporte une pompe 1 1 de fluide hydraulique, en l ' espèce de l ' huile, alimentée à partir d 'un réservoir (non représenté) et qui alimente en fluide hydraulique quatre charges hydrauliques 12, 13 , 14 et 15 par l ' intermédiaire de conduites telles que C .
Dans l ' exemple de réalisation envisagé, il s ' agit d'un système hydraulique destiné à provoquer l ' élévation et l ' abaissement de la caisse d 'un véhicule automobile et, de manière générale, à contrôler la hauteur de la caisse par rapport aux roues du véhicule.
Ainsi, les charges 12, 13 , 14 et 15 sont constituées par des vérins hydrauliques .
Ces vérins sont alimentés à partir d'une unique pompe.
Pour contrôler le débit hydraulique délivré à chaque vérin et le vo lume de fluide hydraulique qui leur est fourni, le système 10 est doté d'un dispositif de contrôle de débit 16 qui règle le vo lume de fluide hydraulique délivré à chaque vérin de manière à s ' assurer que les hauteurs de caisse au niveau de chaque roue sont identiques .
En se référant aux figures 3 à 5 , le dispositif de contrôle de débit hydraulique 1 6 comporte un corps principal 17, un stator 1 8 en deux parties, un ensemble de rotors 19 montés dans le stator, un axe de rotation commun 20 pour les rotors et deux couvercles 21 et 22 d' extrémité .
Dans l ' exemple de réalisation décrit, le dispositif 1 6 est destiné à contrôler le débit de fluide hydraulique délivré aux vérins des quatre roues du véhicule, chaque rotor assurant le contrôle de débit pour deux vérins avant ou arrière.
Bien entendu, on ne sort pas du cadre de l 'invention lorsque chaque rotor assure le contrôle de débit pour l'un des vérins hydrauliques. Dans ce cas, on utilise quatre rotors dédiés chacun à un vérin hydraulique.
Comme on le voit sur la figure 6, le corps principal est doté d'une voie E d' entrée de fluide hydraulique et de quatre sorties S I , S2, S3 et S4. Intérieurement, il comporte des canaux 23 de distribution de fluide hydraulique comprenant une première voie 24 munie de deux orifices 25 d' extrémité qui communiquent avec les deux rotors 19 (pour deux chambres réglage) et une deuxième voie 26 qui comporte également deux orifices d' extrémité 27 qui communiquent avec les deux rotors 1 9.
Comme on le voit notamment sur les figures 9 et 10, chaque rotor 19 a une section en coupe transversale circulaire. Le stator comporte, quant à lui, un logement interne de forme globalement ovale de sorte qu' il délimite avec un rotor correspondant deux chambres de réglage de débit hydraulique 28 et 29, d'une part, et 30 et 3 1 , d' autre part (figures 9 et 1 0) .
Comme on le voit, chaque chambre comporte deux compartiments tels que 32 et 33. Le rotor comporte à cet égard un ensemble de pions radiaux tels que 34 en appui étanche contre la surface périphérique interne du stator 1 8 de manière à séparer les deux compartiments 32 et 33.
Comme on le voit, les pions 34 sont placés dans des lo gements radiaux 35 et sont déplaçables radialement dans ces derniers .
Les orifices de sortie 25 de la première voie 24 débouchent dans l 'un des compartiments de la chambre 29 et 3 1 de réglage de débit des rotors respectifs tandis que les orifices de sortie 27 de la deuxième voie 26 communiquent avec l 'un des compartiments de l ' autre chambre 28 et 30 de réglage de débit.
Par ailleurs, les sorties S I , S2, S3 et S4 communiquent avec l ' autre compartiment des chambres 28 , 29 , 30 et 3 1 .
Par ailleurs, la première voie 24 comporte, de chaque côté, un troisième orifice 37 médian de sortie de fluide qui débouche dans une rainure annulaire 38 pratiquée sur les grandes faces mutuellement opposées du corps principal, à l ' endroit du logement 35 de réception des pions 34, du côté de la face radialement interne des pions, de manière à appliquer sur cette face la pression d' entrée du fluide hydraulique qui pousse le pion, vers l' extérieur, pour équilibrer la pression.
Ces rainures annulaires sont destinées à équilibrer la pression sur les pions .
En outre, un ressort R (figures 9 et 10) so llicite les pions en appui contre le stator 1 8. On notera que l'étanchéité entre les compartiments 32 et 33 est assurée dans les deux sens d'écoulement du fluide, c'est-à-dire lors de l'élévation des charges et lors de l'abaissement des charges.
On voit par ailleurs sur les figures 9 et 10 que l'extrémité libre des pions 34 est biseautée de sorte qu'environ 96% de la section active des pions est orientée vers l'entrée de fluide hydraulique. Par conséquent, la pression qui s'exerce sur l'extrémité biseautée est compensée par la pression du fluide présent dans le logement 35. C'est le ressort R qui assure alors l'étanchéité du pion contre la surface intérieure du stator. Il a été constaté, pour cette application spécifique, que la force fournie par le ressort doit être d'environ 0,03 N pendant l'élévation. Par ailleurs, lorsque l'on abaisse la voiture, c'est la pression présente dans le deuxième compartiment 32 qui est supérieure à la pression présente dans le compartiment 33 en communication avec l'entrée. Il a été constaté que le ressort doit dans ce cas, assurer une force de 0,4 N pour assurer l'étanchéité (pendant l'abaissement).
Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne de la façon suivante.
Lorsqu'il s'agit d'élever la caisse du véhicule, la haute pression disponible à l'entrée E est fournie dans les compartiments 33.
La pression dans les compartiments 32 correspond à celle qui s'exerce sur chaque vérin par le châssis.
Lorsque l'on souhaite soulever le châssis, la pression d'entrée est supérieure à la pression des vérins de sorte que la pression différentielle régnant dans les compartiments 32 et 33 provoque un déplacement (une rotation) des rotors. Comme on le conçoit, les rotors étant solidaires de l'axe commun 20, la rotation de l'un des rotors provoque une rotation consécutive de l'autre rotor. On obtient, de la sorte, un volume identique de chaque compartiment, même si les pressions des vérins sont différentes.
On notera qu'il est possible de positionner sur l'axe des rotors un capteur de rotation afin de mesurer le volume de fluide hydraulique déplacé vers les vérins et contrôler de la sorte le niveau d'élévation du châssis. On notera par ailleurs que, dans l'exemple représenté, le système comporte une unique pompe hydraulique. On ne sort pas du cadre de l 'invention lorsque le système comporte plusieurs pompes, une pour chaque vérin.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de contrôle de débit hydraulique pour système d'alimentation de charges hydrauliques en fluide hydraulique, comprenant un organe (16) de réglage de débit, caractérisé en ce que l'organe de réglage (16) comporte un corps principal (17) dans lequel sont pratiquées une entrée (E) de fluide et des sorties (SI, S2, S3, S4) d'alimentation des charges, au moins un stator (18) fixe par rapport au corps principal (17) et un ensemble de rotors (19) montés dans le stator et délimitant avec le stator au moins une chambre (28, 29, 30, 31) de réglage de débit, chaque chambre étant adaptée pour le réglage du débit pour l'une des charges hydrauliques et comprenant deux compartiments (32, 33), séparés de manière étanche en communication avec l'entrée et avec une sortie, les rotors (19) étant montés sur un axe de rotation (20) commun.
2. Dispositif selon la revendication 1, comprenant deux rotors
(19) disposés de part et d'autre du corps principal (17), chaque rotor comprenant deux chambres (28, 29, 30, 31) de réglage de débit assurant le réglage de débit pour l'une des charges.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, chaque rotor comprenant un pion (34) radial en saillie et en appui étanche contre le stator (18), ledit pion délimitant lesdits compartiments.
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le corps comporte, pour chaque rotor, une voie (23) de mise en communication de l'un des compartiments avec l'entrée et une deuxième voie (26) de mise en communication d'une face radialement interne du pion de chaque avec l'entrée.
5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel la deuxième voie débouche dans une rainure annulaire pratiquée sur une face du corps principal, en regard de ladite face radialement interne du pion, pour égaliser la pression.
6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel chaque pion (34) est doté d'un ressort sollicitant le pion en appui contre le stator.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6 , dans lequel le pion comporte une extrémité radialement externe biseautée
8. Système hydraulique pour l ' élévation d'une caisse de véhicule automobile, caractérisé en ce qu' il comporte un dispositif de contrôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
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US5941156A (en) * 1996-09-15 1999-08-24 Nagatomo Fluid Machinery Laboratory Ltd. Fluid communication valve for high and low pressure ports of a differential hydraulic motor
WO2010115018A1 (fr) * 2009-04-02 2010-10-07 Husco International, Inc. Machine à fluide avec ensembles de soupapes de retenue réversibles de façon sélective et procédé de fonctionnement apparenté

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