FR2468812A1 - Soupape de distribution avec dispositif de manoeuvre electromagnetique - Google Patents

Abstract

Soupape dont le tiroir comporte des parties coniques de déviation du fluide pour amortir les chocs de commutation. La soupape 10 à trois chambres à commande électromagnétique, possède un tiroir 33 dont les embouts cylindriques 36, 37 comportent des surfaces coniques de déviation 41 qui atténuent les forces intervenant pendant la commutation. Des fentes 27 à 30 reliant les chambres de retour 18, 19 aux chambres de ressort 23, 24 forment des nervures de guidage 31, 32 qui guident les embouts 36, 37. L'appui des cuvettes de ressort 43, 44 aux nervures 31, 32 permet de petites surfaces d'étanchéité avec les électro-aimants 48, 49.

Description

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La présente invention concerne une soupape de distri-

bution avec dispositif de commande électromagnétique et avec un tiroir de commande qui est placé dans un alésage du carter et qui commande la liaison entre une chambre d'admission et deux chambres contigués de consommateur ainsi qu'entre chacune de celles-ci et une chambre de retour voisine, lesquelles chambres sont en liaison par un canal transversal entre elles et avec un retour, seules les trais chambres moyennes étant délimitées par des nervures d&étanchéité coopérant

avec le tiroir, de façon à former, sur le tiroir, au moins une sur-

face active, côté chambre de retour, non équilibrée en pression la soupape étant munie en outre d'au moins une tige de manoeuvre

traversant une chambre de retour et établissant la liaison fonction-

nelle entre tiroir et armature magnétique, et d'au moins un embout en forme de piston, solidaire du tiroir et se trouvant au niveau de la chambre de retour, lequel embout comporte, du côté chambre de

consommateur, un chanfrein de renvoi diminuant les chocs de commuta-

tion, l'embout supportant un dispositif de -appel composé d'une cuvette de ressort et d'un ressort. A partir de la demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne à la disposition du public 25 11 991, on connaît une telle soupape à trois chambres dans laquelle trois chambres seulement sont délimitées par des nervures qui peuvent être recouvertes par le tiroir de commande. Pour éviter les coups de commutation, le tiroir comporte à ses deux extrémités des embouts cylindriques qui sont munis de chanfrein de retour coniques du côté des chambres de consommateur. Avec ce montage, la soupape de distribution peut, bien entendu, supporter un nombre élevé de commutations. Toutefois, un inconvénient vient de ce que ces embouts pénètrent librement par leur chanfrein dans les chambres de retour. C'est justement en cas de travail de commutation important que la durée de vie de la soupape est ainsi diminuée. Ea outre, avec

l'augmentation de l'usure, le débit d'huile augmente. C'est en parti-

culier le cas quand ces soupapes doivent être développées pour le montage de différents tiroirs correspondant à différents schémas de

passage. En outre, ce montage ne convient pas très bien pour l'uti-

lisation dans des soupapes de distribution de différents débits nominaux. Un autre inconvénient consiste en ce que, par suite du fait

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que l'embout pénètre librement dans la chambre de retour, on arrive, pour la cuvette de ressort appartenant à un dispositif de rappel et s'appuyant à un épaulement du- carter, à un diamètre extérieur qui est notablement plus grand que le diamètre extérieur du tiroir de commande. Il en résulte une surface d'étanchéité relativement grande, soumise à la pression, qui doit être rendue étanche par un couvercle ou par une pièce de l'électroaimant. Par suite des forces importantes mises en oeuvre, les éléments de fixation-doivent être dimensionnés en conséquence, ce qui n'est pas compatible avec un montage compact

de la soupape.

En outre, on connaît, d'après le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 324 890 une soupape de distribution à trois chambres dans laquelle, pour éviter les coups de commutation, le tiroir de la soupape coopère avec des pistons d'amortissement qui sont placés dans des douilles solidaires du carter. L'inconvénient de cette solution vient de ce qu'elle nécessite une série de pièces supplémentaires qui doivent être usinées partiellement et ne sont réalisables par

suite qu'avec une importante dépense.

On connaît en outre, à partir de la demande de brevet m à la disposition du public de la République Fédérale d'Allemagne 2 129 183 une soupape à trois chambres à commande magnétique. Pour éviter les coups de commutation, l'armature de l'électro-aimant est placée ici dans une chambre remplie de fluide sous pression et elle est munie de canaux d'étranglement. Non seulement cela mène à un mode de montage magnétique coûteux, mais, en outre, les coups ne sont pas amortis dans une mesure suffisante. De plus, ici aussi, le diamètre à étancher par l'électroaimant ou par un couvercle est

relativement grand, ce qui mène à des éléments de fixation dimension-

nés en conséquence et coûteux.

La Soupape de l'invention est caractérisée en ce que l'embout est guidé dans des nervures de guidage solidaires du carter

et auxquelles s'appuie la cuvette de ressort du dispositif de rappel.

Grâce à cette caractéristique, la soupape de l'invention

présente l'avantage que la durée de vie est considérablement augmen-

tée sans diminution des limites de la capacité de commutation. Par suite de la diminution de l'usure dans la soupape, la fuite d'huile

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peut également être maintenue faible. Comme le tiroir ne présente

que des portions de piston entièrement cylindriques, on peut le recti-

fier sans centres et, par suite, le fabriquer économiquement. En cas de coulée du carter, les nervures sont relativement faciles à réaliser sans dépense supplémentaire. Un avantage important vient de ce que, par suite de l'appui de la cuvette de ressort sur les nervures, le diamètre à étancher dans le carter est considérablement réduit. Les éléments de fixation pour l'électro-aimant ou le couvercle peuvent être maintenus par suite plus petits, ce qui favorise un montage compact de la soupape. Une rupture du couvercle ou de l'électro-aimant à partir du carter par la pression hydraulique, ou bien une perte d'étanchéité à cet endroit sont facilement évitées, ce qui augmente également la durée de vie de la soupape. Avec la soupape de l'invention, on peut assimiler sensiblement les avantages du montage à trois chambres à ceux d'un montage à cinq chambres. Dans le cas de soupapes de distribution à schémas de passage et dimensions nominales différents, on peut obtenir une capacité de commutation élevée avec augmentation simultanée de la durée de vie, ce qui n'était pas possible jusqu'à présent. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention

seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre

d'un exemple de réalisation et en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une coupe longitudinale au travers d'une soupape de distribution; et - la figure 2 représente une coupe transversale selon

la ligne I-I de la figure 1.

La figure 1 représente une soupape de distribution 10 dont le carter Il est muni d'un alésage traversant 12 destiné au tiroir et présentant plusieurs élargissements annulaires. Une chambre d'admission centrale 13 reçoit le fluide par un canal d'alimentation 13' à partir d'une source de fluide. De part et d'autre de la chambre 13,on a disposé une chambre de consommateur 14, 15 qui est reliée à un raccord de consommateur 16, 17. De façon jointive par rapport aux chambres 14 et 15, on trouve vers l'extérieur des chambres de retour 18, 19 qui sont reliées ensemble et avec un retour 22 par un canal transversal 21. Les chambres 18, 19 sont réalisées au niveau de l'alésage 12 avec une section droite sensiblement circulaire et elles se prolongent dans leur zone supérieure en un canal transversal 21,

en conservant une section droite aussi uniforme que possible. L'alé-

sage 12 s'élargit sur les faces du carter Il en chambres de ressort cylindriques 23, 24. Le diamètre extérieur des chambres 23, 24 est choisi juste supérieur au diamètre de l'alésage 12, d'o il

résulte pour chacune d'elles un épaulement 25, 26 servant de butée.

Chaque chambre 18, 19 est reliée à sa chambre de ressort associée 23, 24 par deux fentes 27, 28 et 29, 30. Toutes les fentes 27 à 30

se trouvent dans un plan longitudinal déterminé par l'alésage 12.

Ces fentes s'ouvrent sensiblement dans le sens axial sur les chambres de retour 18, 19 et dans le sens radial sur les chambres de ressort 23, 24. En outre, toutes les fentes 27 à 30 s'ouvrent sur l'alésage 12. Les fentes 27 à 30 ont toutes une épaisseur notable qui, comme le montre en détail la figure 2, atteint environ un tiers

du diamètre de l'alésage 12. Suivant un plan perpendiculaire à l'alé-

sage 12, les fentes ont une extension qui correspond à peu près au double du diamètre de l'alésage 12. Deux nervures de guidage 31 sont réalisées par les fentes 27 et 28 dans la zone entre la chambre 23 et la chambre 18, les nervures de guidage correspondantes entre

la chambre 19 et la chambre 24 sont désignées par 32.

Dans l'alésage 12, on a introduit un tiroir 33 qui,

dans sa position centrale représentée,ouvre, à l'aide de deux por-

tions 34, 35 en forme de piston,les liaisons entre les deux chambres

14 et 15 et la chambre d'admission 13 ainsi que les chambres 18 et 19.

Chacune des portions 34, 35 du tiroir se prolonge, au-delà d'une portion en forme de fût, par un embout 36, 37 en forme de piston sur lequel s'appuie une tige de commande 38, 39. Chaque embout 36, 37

possède, côté chambre de consommateur 14, 15, un chanfrein de ren-

voi 41 en forme de cane. Aux portions de piston.34, 35 du tiroir 33, on a associé dans le carter 11 au total quatre nervures d'étanchéité 42, de sorte qu'on peut parler ici d'un montage à trois chambres de la soupape 10. En outre, le tiroir 33 avec ses embouts 36, 37 est guidé au niveau des nervures 31, 32. Contre chacun des épaulements , 26 s'appuie une cuvette de ressort 43, 44, ces cuvettes formant

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avec les ressorts 45, 46 disposés dans les chambres 23, 24, les élé-

ments d'un dispositif 47 de rappel à double effet. Les chambres 23, 24 sont fermées respectivement vers l'extérieur par un électro-aimant 48, 49, ceux-ci étant fixés aux faces du carter à l'aide de liaisons à vis non représentées en détail. Chaque tige de commande 38, 39 est en liaison, d'une façon non représentée en détail, avec une armature de ces électroaimants 48, 49. La longueur des nervures 31, 32 est choisie de façon telle que le tiroir 33 soit bien guidé dans ses

positions terminales par ses embouts 36, 37 et qu'en outre les chan-

freins 41 puissent exercer correctement leur action. L'extension des fentes 27 à 30 dans le sens longitudinal du tiroir 38 est notablement plus grande que la longueur des nervures 31, 32 et elle est choisie

de façon que la pression régnant dans une chambre de retour 18, 19-

puisse s'établir sans obstacle dans la chambre de ressort associée

23, 24.

Le mode de fonctionnement de la soupape 10 est le suivant: dans la position neutre du tiroir 33, représentée sur la figure 1, les deux raccordements de consommateur 16, 17 sont reliés

aussi bien au raccord d'admission 13' qu'au retour 22.

Si l'armature de l'électro-aimant 48 pousse le tiroir 33 par l'intermédiaire de la tige 38, contre la force du ressort de rappel 46, vers la droite dans sa position terminale, la portion de piston 35 ferme la liaison entre la chambre 15 et la chambre 19,

et la portion 34 ferme la liaison entre la chambre 14 et la chambre 13.

Le fluide venant de la pompe parvient par la chambre d'alimentation 13 dans la chambre de consommateur 15. Le raccord de consommateur 16 est par contre déchargé vers le retour 22. Si la pression dans la deuxième chambre 15 est relativement élevée et si l'électro-aimant 48 est coupé, le ressort 46 dans la deuxième chambre 24 pousse le tiroir 33 à l'aide de la cuvette 44 et le ramène de sa position te= inale b sa position neutre. Si la portion de piston 35 ouvre la liaison entre la deuxième chambre 15 et la chambre de retour 19, il se produit, par suite de la pression élevée dans la chambre 15, au moment de la chute des pointes de pression, une pression dynamique momentanée dans la chambre 19, qui agit par les fentes 29, 30 dans la chambre de ressort 24. Cette pression dynamique sollicite la face efficace du

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tiroir 33 dans la deuxième chambre de ressort 24 et tente d'accélérer celui-ci vers la gauche au cours de son mouvement de commutation, car cette pointe de pression ne peut agir par le canal transversal 21 et le retour 22 que d'une façon plus ou moins fortement retardée sur la face opposée du tiroir 33. Par suite de la déflexion, due au chanfrein 41, du débit de retour allant de la chambre 15 à la chambre de retour 19, le tiroir 33 subit toutefois des forces en impulsions qui maintiennent à peu près l'équilibre avec les forces d'accélération du mouvement de commutation citées plus haut. Pendant

cette phase de coupure, le chanfrein 41 se rapproche de façon pro-

gressive de la nervure d'étanchéité de droite 42, sans sortir des nervures 32. Le courant de retour s'écoulant dans la chambre 19 peut alors agit sans obstacle sur le chanfrein 41 au niveau des fentes 29, 30. Par suite des forces largement équilibrées sur le tiroir, la commutation de la soupape est sensiblement plus douce et les bruits de commutation considérablement plus faibles. Par suite de la position du chanfrein 41 par rapport à l'écoulement et à la chambre 19, et par suite de sa dimension et de sa constitution, la commutation de la soupape est influencée sur la plus grande partie de la course du tiroir 33. Pendant ces phases de commutation, le tiroir est correctement guidé par les embouts 36, 37 dans les nervures 31, 32, de sorte que la soupape 10, même après un fonctionnement assez

long, au voisinage des limites de sa capacité de commutation, pré-

sente peu de traces d'usure. Cela maintient également à un niveau faible le courant de fuite dans la soupape. Même en cas de pression relativement élevée et de débit important, on est assuré d'un

fonctionnement sans vibration du tiroir 33. Par suite de la consti-

tution particulière des fentes 27 à 30, les cuvettes de ressort 43, 44 du dispositif de rappel 47 s'appuient, non dans le carter Il

lui-même, mais sur les nervures de guidage 31, 32. Le diamètre exté-

rieur des chambres 23, 24 doit donc être simplement plus grand que le diamètre extérieur du tiroir 33 de la valeur correspondant aux épaulements 25, 26 servant de butée. On peut donc maintenir è de faibles dimensions la surface soumise à la pression hydraulique, à étancher par les électro-aimants48, 49 ou par un couvercle non représenté en détail. En conséquence, les moyens de fixation de

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l'électro-aimant ou du couvercle sur la face du carter 11 peuvent être de dimensions plus faibles, ce qui contribue à un montage compact de la soupape. En outre, les moyens de fixation peuvent

être rendus plus légers du fait qu'un éclatement de l'électro-

aimant ou du couvercle par la pression hydraulique ou qu'une zone de fuite peuvent être évités, ce qui augmente la durée de vie de la soupape. Le tiroir 33 peut être rectifié sans centre par suite de la constitution entièrement cylindrique des portions de piston 34-, et des embouts 36, 37, et, par suite, il peut être fabriqué de façon relativement économique. Les fentes 27 à 30 peuvent être envisagées sans grande complexité supplémentaire au cours de la

coulée du carter 11.

De même, on obtient un fonctionnement doux et sans secousses du tiroir 33 quand l'armature de l'électro-aimant 49 le pousse da la- position neutre dessinée vers la position terminale de

gauche et qu'ensuite le ressort 45 le repousse en position neutre.

Avec la solution proposée, on a ainsi obtenu une soupape qui permet des charges de commutation élevées pour une longue durée de vie. En

outre, le montage est simple et compact.

Au lieu du recouvrement négatif représenté, le tiroir de commande peut aussi présenter un recouvrement positif. La forme

du chanfrein de renvoi peut également varier dans certaines limites.

De même, la soupape de distribution peut être réalisée par montage d'autres tiroirs pour d'autres schémas de passage. A la place de la

soupape représentée à trois positions, l'invention peut être égale-

ment utilisée pour une soupape à deux positions, qui présente, outre une position de départ, une seule position de commutation. Le montage proposé convient particulièrement bien pour des soupapes de différentes grandeurs nominales. L'invention n'est pas non plus

limitée à des soupapes à commande électrique, elle peut être égale-

ment avantageuse dans le cas de soupapes à commande mécanique, pneu-

matique ou hydraulique. Les fractions de force hydraulique ne évidemment pas être compensées totalement, parce qu'une certaine force résiduelle est généralement désirée en vue d'une capacité de commande élevée. Bien que la conformation des fentes dans un plan longitudinal soit avantageuse et facile à réaliser, les nervures de

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guidage peuvent également être constituées par exemple par trois

fentes qui sont placées en étoile par rapport à l'alésage du tiroir.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être appor-

tees par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans

sortir du cadre de l'invention.

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Claims (6)

R E V E N D I C A T I O N S

1 - Soupape de distribution avec dispositif de commande électromagnétique et avec un tiroir de commande qui est placé dans un

alésage du carter et qui commande la liaison entre une chambre d'admis-

sion et deux chambres contiguës de consommateur ainsi qu'entre chacune de celles-ci et une chambre de retour voisine, lesquelles chambres sont en liaison par un canal transversal entre elles et avec un retour, seules les trois chambres moyennes étant délimitées par des nervures d'étanchéité coopérant avec le tiroir, de façon à former, sur le tiroir, une surface active, côté chambre de retour, non équilibrée en pression, la soupape étant munie en outre d'au moins une tige de manoeuvre traversant une chambre de retour et établissant la liaison fonctionnelle entre tiroir et armature magnétique, et d'au moins un embout en forme de piston, solidaire du tiroir et se trouvant au niveau de la chambre de retour, lequel embout comporte, du c8té chambre de consommateur, un chanfrein de renvoi diminuant les chocs de commutation, l'embout supportant un dispositif de rappel composé d'une cuvette de ressort et d'un ressort, caractérisée en ce que

l'embout (36, 37) est guidé dans des nervures de guidage (31, 32) soli-

daires du carter et auxquelles s'appuie la cuvette de ressort (43, 44)

du dispositif (49) de rappel.

2 - Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre de la chambre (23, 24) contenant le ressort (45, 46) est plus grand que la diamètre de l'alésage (12) du tiroir, d'une

valeur correspondant à l'épaulement (25, 26) sur les nervures de gui-

dage (31, 32), épaulement servant de butée à la cuvette de ressort

(43, 44).

3 - Soupape selon l'une quelconque des revendications 1

ou 2, caractérisée en ce que les fentes (27à 30) formées par les ner-

vures de guidage (31, 32) sont plus grandes dans le sens longLtudinal du tiroir (33) que la somme de la longueur des nervures (31, 32) et

de l'épaisseur de la cuvette de ressort (43, 44) au niveau de l'épau-

lement (25, 26).

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4 - Soupape selon l'une quelconque des revendications

1 à 3, caractérisée en ce que les nervures de guidage (31, 32) forment deux fentes (27à 30) se trouvant dans un plan et disposées sur des

côtés opposés par rapport au tiroir (33).

5 - Soupape selon l'une quelconque des revendications

3 ou 4, dans laquelle le canal transversal se termine dans des chambres de retour cylindriques, caractérisée en ce que les fentes (27 à 30)

débouchent dans les chambres de retour (18, 19) dans le sens sensi-

blement axial et dans les chambres de ressort (23, 24) dans le sens

radial.

6 - Soupape selon l'une quelconque des revendications

4 ou 5, caractérisée en ce que l'épaisseur des fentes (27 w. 30) représente à peu près un tiers du diamètre extérieur du tiroir (33) et en ce que leur étendue dans le sens radial est à peu près le

double de ce diamètre.