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FR3130330A1 - Système de filtration pour système de direction assistée électro-hydraulique - Google Patents

Système de filtration pour système de direction assistée électro-hydraulique Download PDF

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FR3130330A1
FR3130330A1 FR2113375A FR2113375A FR3130330A1 FR 3130330 A1 FR3130330 A1 FR 3130330A1 FR 2113375 A FR2113375 A FR 2113375A FR 2113375 A FR2113375 A FR 2113375A FR 3130330 A1 FR3130330 A1 FR 3130330A1
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FR
France
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connection point
filter
main branch
hydraulic fluid
branch
Prior art date
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Pending
Application number
FR2113375A
Other languages
English (en)
Inventor
Hamza BOUALLOUSSE
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Sogefi Filtration SA
Filtrauto Italia SRL
Original Assignee
Sogefi Filtration SA
Sogefi Filtration SpA
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Publication date
Application filed by Sogefi Filtration SA, Sogefi Filtration SpA filed Critical Sogefi Filtration SA
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Abstract

L’invention concerne un système de filtration (100) pour système de direction assistée électro-hydraulique (50) comportant une pompe bidirectionnelle (2), le système (100) comportant :- un circuit de circulation de fluide hydraulique (1) comportant :-- une première branche principale (A) s’étendant entre une première entrée/sortie (3) de la pompe bidirectionnelle (2) et une première entrée/sortie (5) d’un mécanisme hydraulique de direction (7),-- une deuxième branche principale (B) s’étendant entre une deuxième entrée/sortie (4) de la pompe (2) et une deuxième entrée/sortie (6) du mécanisme hydraulique (7),-- une première branche auxiliaire (C) s’étendant entre la première entrée/sortie (5) du mécanisme hydraulique et un sixième point de connexion (16) disposé sur la première branche principale (A),-- une deuxième branche auxiliaire (D) s’étendant entre la deuxième entrée/sortie (6) du mécanisme hydraulique (7) et un huitième point de connexion (18) disposé sur la deuxième branche principale (B),dans lequel la première branche principale (A) comprend un premier filtre (31) et la deuxième branche principale (B) comprend un deuxième filtre (32). Figure de l’abrégé : Figure 1

Description

Système de filtration pour système de direction assistée électro-hydraulique
La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de filtration, et en particulier les systèmes de filtration pour système de direction assistée électro-hydraulique comportant une pompe bidirectionnelle.
Certains systèmes de direction assistée équipant des véhicules automobiles ou industriels sont de type hydraulique, c’est-à-dire que la force d’assistance fournie pour réduire le couple devant être appliqué par le conducteur pour modifier l’orientation des roues est générée par un fluide sous pression circulant dans un circuit hydraulique. Ce fluide hydraulique est susceptible d’être contaminé par les particules d’usure provenant des pièces en contact avec le fluide. Il est donc préférable de filtrer le fluide hydraulique afin de protéger les composants du circuit, comme par exemple la pompe assurant la mise en pression du fluide hydraulique.
Il est possible d’employer une pompe bidirectionnelle, c’est-à-dire une pompe où l’entrée et la sortie de fluide hydraulique peuvent être échangées de manière sélective, notamment en inversant le sens de rotation du moteur d’entrainement de la pompe. Cette configuration modifie le sens de circulation du fluide hydraulique suivant les phases de fonctionnement, et pose de nouvelles contraintes pour obtenir une filtration satisfaisante du fluide hydraulique.
Il existe ainsi un besoin de disposer d’un système de filtration optimisé pour les systèmes de direction assistée utilisant une pompe bidirectionnelle.
Résumé
A cette fin, il est proposé un système de filtration pour système de direction assistée électro-hydraulique comportant une pompe bidirectionnelle, le système de filtration comportant un circuit de circulation de fluide hydraulique qui comporte:
- une première branche principale s’étendant entre un premier point de connexion configuré pour être relié à une première entrée/sortie de la pompe bidirectionnelle et un deuxième point de connexion configuré pour être relié à une première entrée/sortie d’un mécanisme hydraulique de direction,
- une deuxième branche principale s’étendant entre un troisième point de connexion configuré pour être relié à une deuxième entrée/sortie de la pompe bidirectionnelle et un quatrième point de connexion configuré pour être relié à une deuxième entrée/sortie du mécanisme hydraulique de direction,
- une première branche auxiliaire s’étendant entre un cinquième point de connexion configuré pour être relié à la première entrée/sortie du mécanisme hydraulique de direction et un sixième point de connexion disposé sur la première branche principale,
- une deuxième branche auxiliaire s’étendant entre un septième point de connexion configuré pour être relié à la deuxième entrée/sortie du mécanisme hydraulique de direction et un huitième point de connexion disposé sur la deuxième branche principale,
dans lequel la première branche principale comprend un premier filtre et la deuxième branche principale comprend un deuxième filtre.
Cette structure de circuit permet de réaliser la filtration de l’ensemble du circuit quelquesoit la direction de refoulement de la pompe bidirectionnelle. De plus, l’utilisation de deux filtres distincts permet d’adapter le dimensionnement de chaque filtre à la quantité de contaminants à filtrer. En effet, suivant l’arrangement des pièces internes du mécanisme hydraulique de direction, la quantité de contaminants émise au niveau d’une entrée/sortie peut être différente de la quantité émise au niveau de l’autre entrée/sortie. La durée d’utilisation avant deux opérations de maintenance peut ainsi être accrue.
Les caractéristiques listées dans les paragraphes suivant peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
La pompe bidirectionnelle est configurée pour être entrainée par un moteur électrique.
Selon un aspect du système de filtration, la première branche principale comprend une première vanne configurée pour autoriser une circulation de fluide hydraulique depuis le sixième point de connexion vers le deuxième point de connexion et configurée pour bloquer une circulation de fluide hydraulique depuis le deuxième point de connexion vers le sixième point de connexion.
Selon un aspect du système de filtration, la deuxième branche principale comprend une deuxième vanne configurée pour autoriser une circulation de fluide hydraulique depuis le huitième point de connexion vers le quatrième point de connexion et configurée pour bloquer une circulation de fluide hydraulique depuis le quatrième point de connexion vers le huitième point de connexion.
Selon un aspect du système de filtration, la première branche auxiliaire comprend une troisième vanne configurée pour autoriser une circulation de fluide hydraulique depuis le cinquième point de connexion vers le sixième point de connexion et configurée pour bloquer une circulation de fluide hydraulique depuis le sixième point de connexion vers le cinquième point de connexion.
Selon un aspect du système de filtration, la deuxième branche auxiliaire comprend une quatrième vanne configurée pour autoriser une circulation de fluide hydraulique depuis le septième point de connexion vers le huitième point de connexion et configurée pour bloquer une circulation de fluide hydraulique depuis le huitième point de connexion vers le septième point de connexion.
La première vanne, la deuxième vanne, la troisième vanne et la quatrième vanne permettent d’assurer la circulation du fluide hydraulique dans le circuit dans les deux directions de refoulement de la pompe bidirectionnelle.
La première vanne est une vanne passive. La deuxième vanne est une vanne passive. La troisième vanne est une vanne passive. La quatrième vanne est une vanne passive.
Selon un mode de réalisation du système de filtration, la première branche principale comprend un premier capteur de pression différentielle configuré pour mesurer une différence de pression entre une entrée et une sortie du premier filtre.
La mesure de la perte de charge entre l’entrée et la sortie du premier filtre permet de réaliser l’estimation du degré de colmatage du premier filtre. En cas de valeur excessive révélant un colmatage du filtre, une alerte peut être émise, afin d’avertir l’utilisateur qu’un remplacement du premier filtre est à prévoir.
Le capteur de pression différentielle délivre un premier niveau de signal lorsque la différence de pression appliquée est inférieure à un seuil, et un deuxième niveau de signal lorsque la différence de pression appliquée est supérieure au seuil.
En option, le capteur de pression différentielle délivre un niveau de signal proportionnel à la différence de pression appliquée.
Selon un mode de réalisation du système de filtration, la deuxième branche principale comprend un deuxième capteur de pression différentielle configuré pour mesurer une différence de pression entre une entrée et une sortie du deuxième filtre.
De même, la mesure de la perte de charge entre l’entrée et la sortie du deuxième filtre permet de réaliser l’estimation du degré de colmatage du deuxième filtre et une alerte peut être émise, afin d’avertir l’utilisateur qu’un remplacement de ce filtre est à prévoir.
Le premier filtre et le deuxième filtre peuvent être identiques.
Le seuil de filtration du premier filtre est de 5 microns pour une efficacité de filtration de 99,5 %. L’efficacité β5du premier filtre est égale à 200.
De même, le seuil de filtration du deuxième filtre est de 5 microns pour une efficacité de filtration de 99,5 %. L’efficacité β5du deuxième filtre est égale à 200.
Ainsi, les composants internes du mécanisme hydraulique de direction sont protégés.
Selon un mode de réalisation du système de filtration, la première branche principale comprend un troisième filtre disposé entre le premier point de connexion et le sixième point de connexion.
Selon un mode de réalisation, la deuxième branche principale comprend un quatrième filtre disposé entre le troisième point de connexion et le huitième point de connexion.
Le troisième et le quatrième filtre permettent d’assurer une filtration du fluide hydraulique à basse pression, qui complète la filtration du fluide à haute pression. La pompe bidirectionnelle est ainsi protégée des contaminants.
Le troisième filtre et le quatrième filtre peuvent être identiques.
L’emploi de composants standardisé est ainsi possible. Le risque d’erreur de référence au montage est également supprimé.
Le seuil de filtration du troisième filtre est par exemple de 5 microns pour une efficacité de filtration de 99,5 %. L’efficacité β5du troisième filtre est égale à 200.
De même, le seuil de filtration du quatrième filtre est par exemple de 5 microns pour une efficacité de filtration de 99,5 %. L’efficacité β5du quatrième filtre est égale à 200.
Ainsi, les composants internes de la pompe bidirectionnelle sont protégés.
Le troisième filtre est un tamis à maille métallique.
Le quatrième filtre est un tamis à maille métallique.
Ce type de filtre permet de retenir les particules susceptibles d’endommager la pompe bidirectionnelle.
Selon un mode de réalisation, la première branche principale comprend une première branche de contournement configurée pour que le fluide hydraulique contourne le premier filtre lorsque la différence entre la pression en amont du premier filtre et la pression en aval du premier filtre est supérieure à un premier seuil prédéterminé.
La première branche de contournement permet de maintenir une circulation de fluide hydraulique dans le circuit lorsque le premier filtre est colmaté et entraine une perte de charge incompatible avec un fonctionnement nominal du système, en particulier car la pression du fluide hydraulique dans le mécanisme hydraulique n’est plus nominale.
Selon un mode de réalisation, la deuxième branche principale comprend une deuxième branche de contournement configurée pour que le fluide hydraulique contourne le deuxième filtre lorsque la différence entre la pression en amont du deuxième filtre et la pression en aval du deuxième filtre est supérieure à un deuxième seuil prédéterminé.
La deuxième branche de contournement a le même rôle que la première branche de contournement, à savoir permettre une circulation de fluide hydraulique dans la deuxième branche principale lorsque le deuxième filtre est colmaté.
La première branche de contournement comprend une cinquième vanne configurée pour bloquer la circulation de fluide hydraulique lorsque la différence entre la pression en amont de la cinquième vanne et la pression en aval de la cinquième vanne est inférieure à un seuil prédéterminé, et configurée pour autoriser la circulation de fluide hydraulique lorsque la différence entre la pression en amont de la cinquième vanne et la pression en aval de la cinquième vanne est supérieure au seuil prédéterminé. Autrement dit, tant que la perte de charge provoquée par le premier filtre est suffisamment faible, tout le débit de fluide hydraulique s’écoule à travers le premier filtre. Lorsque le premier filtre est colmaté, le débit de liquide hydraulique passe par la première branche de contournement.
De même, la deuxième branche de contournement comprend une sixième vanne configurée pour bloquer la circulation de fluide hydraulique lorsque la différence entre la pression en amont de la sixième vanne et la pression en aval de la sixième vanne est inférieure à un seuil prédéterminé, et configurée pour autoriser la circulation de fluide hydraulique lorsque la différence entre la pression en amont de la sixième vanne et la pression en aval de la sixième vanne est supérieure au seuil prédéterminé. Autrement dit, tant que la perte de charge provoquée par le deuxième filtre est suffisamment faible, tout le débit de fluide hydraulique peut s’écouler à travers le deuxième filtre. Lorsque le deuxième filtre est colmaté, le débit de liquide hydraulique passe par la deuxième branche de contournement.
Selon un aspect du système de filtration, le circuit de circulation de fluide hydraulique comporte une troisième branche de contournement s’étendant entre :
un treizième point de connexion disposé sur la première branche principale entre la première vanne et le deuxième point de connexion, et
un quatorzième point de connexion disposé sur la deuxième branche principale entre la deuxième vanne et le quatrième point de connexion.
La troisième branche de contournement peut comprendre une septième vanne configurée pour sélectivement autoriser ou bloquer une circulation de fluide hydraulique dans la troisième branche de contournement.
La cinquième vanne est une vanne à commande électrique.
Lorsqu’un défaut est détecté sur la pompe bidirectionnelle et que celle-ci n’est plus fonctionnelle, la septième vanne peut être commandée de façon à autoriser la circulation de fluide hydraulique dans la troisième branche de contournement. Un blocage du mécanisme hydraulique de direction est ainsi évité. Le mécanisme reste actionnable manuellement, même si l’assistance n’est alors plus disponible.
La divulgation concerne également un procédé de fonctionnement d’un système de direction assistée électro-hydraulique comprenant un système de filtration tel que décrit précédemment, dans lequel :
- selon un premier mode de fonctionnement correspondant à une première direction de refoulement de la pompe bidirectionnelle, le fluide hydraulique est refoulé par la première entrée/sortie de la pompe bidirectionnelle, circule dans la première branche principale et traverse successivement suivant cet ordre dans: le troisième filtre, le premier filtre, le mécanisme hydraulique de direction en entrant par la première entrée/sortie et en sortant par la deuxième entrée/sortie, la deuxième branche auxiliaire, la deuxième branche principale en traversant le quatrième filtre, et rejoint la deuxième entrée/sortie de la pompe bidirectionnelle.
Selon un autre aspect du procédé de fonctionnement :
- selon un deuxième mode de fonctionnement correspondant à une deuxième direction de refoulement de la pompe bidirectionnelle, opposée à la première direction de refoulement, le fluide hydraulique est refoulé par la deuxième entrée/sortie de la pompe bidirectionnelle, circule dans la deuxième branche principale et traverse successivement suivant cet ordre dans: le quatrième filtre, le deuxième filtre, le mécanisme hydraulique de direction en entrant par la deuxième entrée/sortie et en sortant par la première entrée/sortie, la première branche auxiliaire, la première branche principale en traversant le troisième filtre, et rejoint la première entrée/sortie de la pompe bidirectionnelle.
Selon le premier mode de fonctionnement, le quatrième filtre collecte les impuretés circulant en aval du mécanisme hydraulique de direction. Lorsque le système bascule dans le premier mode de fonctionnement, le sens de parcours du fluide hydraulique dans le quatrième filtre est inversé. Le fluide hydraulique a alors tendance à emmener les impuretés accumulées sur le quatrième filtre. Les impuretés enlevées du quatrième filtre sont acheminées jusqu’au deuxième filtre où elles restent accumulées. En effet, le sens de parcours du deuxième filtre n’est pas modifié entre le premier mode de fonctionnement et le deuxième mode de fonctionnement. Le quatrième filtre est donc purgé des impuretés accumulées à chaque changement de mode de fonctionnement. Ainsi, aucun remplacement de ce filtre n’est à prévoir tout au long de la durée d’utilisation du système de filtration. Le même effet s’applique également au troisième filtre, qui bénéficie de la même manière d’une phase de purge des impuretés accumulées à chaque changement du sens de rotation du volant.
La divulgation concerne aussi un système de direction assistée électro-hydraulique pour véhicule, comportant :
- une pompe bidirectionnelle,
- un système de filtration tel que décrit précédemment.
D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
est une vue schématique d’un système de direction assistée électro-hydraulique comportant un système de filtration selon l’invention,
est une vue schématique illustrant le fonctionnement du système de direction assistée de la , selon un premier mode de fonctionnement,
est une vue schématique illustrant le fonctionnement du système de direction assistée de la , selon un deuxième mode de fonctionnement,
est une vue schématique d’une partie d’un circuit de circulation de fluide hydraulique du système de la .

Claims (11)

  1. Système de filtration (100) pour système de direction assistée électro-hydraulique (50) comportant une pompe bidirectionnelle (2), le système de filtration comportant :
    - un circuit de circulation de fluide hydraulique (1) comportant :
    -- une première branche principale (A) s’étendant entre un premier point de connexion (11) configuré pour être relié à une première entrée/sortie (3) de la pompe bidirectionnelle (2) et un deuxième point de connexion (12) configuré pour être relié à une première entrée/sortie (5) d’un mécanisme hydraulique de direction (7),
    -- une deuxième branche principale (B) s’étendant entre un troisième point de connexion (13) configuré pour être relié à une deuxième entrée/sortie (4) de la pompe bidirectionnelle (2) et un quatrième point de connexion (14) configuré pour être relié à une deuxième entrée/sortie (6) du mécanisme hydraulique de direction,
    -- une première branche auxiliaire (C) s’étendant entre un cinquième point de connexion (15) configuré pour être relié à la première entrée/sortie (5) du mécanisme hydraulique de direction et un sixième point de connexion (16) disposé sur la première branche principale (A),
    -- une deuxième branche auxiliaire (D) s’étendant entre un septième point de connexion (17) configuré pour être relié à la deuxième entrée/sortie (6) du mécanisme hydraulique de direction (7) et un huitième point de connexion (18) disposé sur la deuxième branche principale (B),
    dans lequel la première branche principale (A) comprend un premier filtre (31) et la deuxième branche principale (B) comprend un deuxième filtre (32).
  2. Système de filtration (100) selon la revendication 1, dans lequel :
    - la première branche principale (A) comprend une première vanne (41) configurée pour autoriser une circulation de fluide hydraulique depuis le sixième point de connexion (16) vers le deuxième point de connexion (12) et configurée pour bloquer une circulation de fluide hydraulique depuis le deuxième point de connexion (12) vers le sixième point de connexion (16),
    - la deuxième branche principale (B) comprend une deuxième vanne (42) configurée pour autoriser une circulation de fluide hydraulique depuis le huitième point de connexion (18) vers le quatrième point de connexion (14) et configurée pour bloquer une circulation de fluide hydraulique depuis le quatrième point de connexion (14) vers le huitième point de connexion (18),
    - la première branche auxiliaire (C) comprend une troisième vanne (43) configurée pour autoriser une circulation de fluide hydraulique depuis le cinquième point de connexion (15) vers le sixième point de connexion (16) et configurée pour bloquer une circulation de fluide hydraulique depuis le sixième point de connexion (16) vers le cinquième point de connexion (15),
    - la deuxième branche auxiliaire (D) comprend une quatrième vanne (44) configurée pour autoriser une circulation de fluide hydraulique depuis le septième point de connexion (17) vers le huitième point de connexion (18) et configurée pour bloquer une circulation de fluide hydraulique depuis le huitième point de connexion (18) vers le septième point de connexion (17).
  3. Système de filtration (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la première branche principale (A) comprend un premier capteur de pression différentielle (35) configuré pour mesurer une différence de pression entre une entrée (31a) et une sortie (31b) du premier filtre (31), et dans lequel
    la deuxième branche principale (B) comprend un deuxième capteur de pression différentielle (36) configuré pour mesurer une différence de pression entre une entrée (32a) et une sortie (32b) du deuxième filtre (32).
  4. Système de filtration (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la première branche principale (A) comprend un troisième filtre (33) disposé entre le premier point de connexion (11) et le sixième point de connexion (16),
    et dans lequel la deuxième branche principale (B) comprend un quatrième filtre (34) disposé entre le troisième point de connexion (13) et le huitième point de connexion (18).
  5. Système de filtration (100) selon la revendication précédente, dans lequel le seuil de filtration du troisième filtre (33) est de 5 microns pour une efficacité de filtration de 99,5 % et le seuil de filtration du quatrième filtre (34) est de 5 microns pour une efficacité de filtration de 99,5 %.
  6. Système de filtration (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la première branche principale (A) comprend une première branche de contournement (BP1) configurée pour que le fluide hydraulique contourne le premier filtre (31) lorsque la différence entre la pression en amont du premier filtre (31) et la pression en aval du premier filtre (31) est supérieure à un premier seuil prédéterminé (Pmax1), et dans lequel la deuxième branche principale (B) comprend une deuxième branche de contournement (BP2) configurée pour que le fluide hydraulique contourne le deuxième filtre (32) lorsque la différence entre la pression en amont du deuxième filtre (32) et la pression en aval du deuxième filtre (32) est supérieure à un deuxième seuil prédéterminé (Pmax2).
  7. Système de filtration (100) selon l’une des revendications précédentes en combinaison avec la revendication 2, dans lequel le circuit de circulation de fluide hydraulique (1) comporte une troisième branche de contournement (E) s’étendant entre :
    un treizième point de connexion (23) disposé sur la première branche principale (A) entre la première vanne (41) et le deuxième point de connexion (12), et
    un quatorzième point de connexion (24) disposé sur la deuxième branche principale (B) entre la deuxième vanne (42) et le quatrième point de connexion (14).
  8. Système de filtration (100) selon la revendication précédente, dans lequel la troisième branche de contournement (E) comprend une septième vanne (47) configurée pour sélectivement autoriser ou bloquer une circulation de fluide hydraulique dans la troisième branche de contournement (E), la septième vanne (47) étant une vanne à commande électrique.
  9. Procédé de fonctionnement d’un système de direction assistée électro-hydraulique (50) comprenant un système de filtration (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel :
    - selon un premier mode de fonctionnement correspondant à une première direction de refoulement (D1) de la pompe bidirectionnelle (2), le fluide hydraulique est refoulé par la première entrée/sortie (3) de la pompe bidirectionnelle (2), circule dans la première branche principale (A) et traverse successivement suivant dans cet ordre: le troisième filtre (33), le premier filtre (31), le mécanisme hydraulique de direction (7) en entrant par la première entrée/sortie (5) et en sortant par la deuxième entrée/sortie (6), la deuxième branche auxiliaire (D), la deuxième branche principale (B) en traversant le quatrième filtre (34), et rejoint la deuxième entrée/sortie (4) de la pompe bidirectionnelle (2).
  10. Procédé de fonctionnement selon la revendication précédentes, dans lequel :
    - selon un deuxième mode de fonctionnement correspondant à une deuxième direction de refoulement (D2) de la pompe bidirectionnelle (2), opposée à la première direction de refoulement (D1), le fluide hydraulique est refoulé par la deuxième entrée/sortie (4) de la pompe bidirectionnelle (2), circule dans la deuxième branche principale (B) et traverse successivement suivant cet ordre dans: le quatrième filtre (34), le deuxième filtre (32), le mécanisme hydraulique de direction (7) en entrant par la deuxième entrée/sortie (6) et en sortant par la première entrée/sortie (5), la première branche auxiliaire (C), la première branche principale (A) en traversant le troisième filtre (33), et rejoint la première entrée/sortie (3) de la pompe bidirectionnelle (2).
  11. Système de direction assistée électro-hydraulique (50), comportant :
    - une pompe bidirectionnelle (2),
    - un système de filtration (100) selon l’une des revendications 1 à 8.
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