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V E R I N
L'invention concerne un vérin, notamment pour tracteurs employés dans l'agriculture et la sylviculture pour le remorquage d'instruments aratoires.
De tels vérins doivent permettre non seulement un relevage desmo- dromique de l'outil, mais aussi un contrôle de la descente, et de plus, du ter- rage5 de celui-ci. Les vérins à commande hydraulique ont été trouvés avanta- geux à cette fin en raison de leur contrôle aisé. On a donc été amené à éta-' blir des systèmes cylindre-piston hydrauliques à double effet.
Toutefois, de tels systèmes présentent des désavantages, à savoir, ils effectuent la descente - dont la rapidité dépend'du débit de la pompe hydraulique - avec trop de lenteur, de sorte qu'un amorçage irrégulier du travail du sol, notamment lors du labou- rage, est inévitableo
L'invention élimine ces désavantages par l'application d'un piston différentiel agissant dans les deux sens, et indique la manière dont les diffé- rents contrôles peuvent être réalisés de la façon la plus simple, à l'aide d'un tel pistono Plus spécialement, il est recommandé de maintenir sous une pression permanente la chambre motrice de plus petit diamètre du système cylindre-piston, tout en déterminant l'actionnement du piston par le contrôle de la pression hydraulique s'exergant sur la grande section du piston.
Le piston servant à la distribution est utilement disposé à l'in- térieur du piston moteur, afin d'y contrôler l'admission.,et la sortie de l'agent moteur de la grande chambre motrice. On obtient ainsi une disposition particu- lièrement compacte.
Afin de pouvoir appliquer - en vue de réduire le poids- des pressions de service élevées, par exemple de 150 atmosphères, tout en réalisait une étan- chéité parfaite vis-à-vis du liquide, il est recommandé, conformément à l'in- vention, de disposer le piston différentiel, le piston distributeur et les or- ganes qui déterminent ou qui transmettent le mouvement du piston, dans un carter qui doit être capsulé de toutes parts pour être étanche à l'huile et qui com-
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munique avec la chambre d'aspiration de la pompe à huile. Le résultat est a- mélioré par le fait que l'arbre de commande émergeant du carter est monté à l'intérieur de l'arbre moteur.
L'emploi d'un système piston-cylindre commandé d9ùne façon diffé- rentielle offre la possibilité de contrôler ces mouvements alternatifs de telle façon qu'une seule face du piston soit affectée par la distribution, de sorte que son autre face, à savoir., et comme indiqué plus haut, celle qui présente la plus petite surface active, puisse être soumise à une pression permanente.
L'agent moteur et les résistances dues au fonctionnements qui réagissent sur le cylindre,, détermine entre les deux moitiés de celui-ci une différence de pression qui, suivant l'invention, est utilisée pour faire varier le débit de la pompe à huile, laquelle consiste avantageusement en une pompe à cylindre ro- tatif et des pistons de travail disposés concentriquement dans celui-ci et coo- pérant avec un plateau oblique pivotable.
L'axe de pivotement du plateau peut être excentrique.à l'axe longitudinal du cylindre de pompe, afin d'éviter des efforts tendant à neutraliser la pompe, efforts que l'on peut déterminer d'avance et qui résulte du fait qu'un côté de la pompe exerce sur le plateau oblique des pressions plus élevées que l'autre côtéo En intercalant un organe de con- trôle destiné à régler la pression, entre le dispositif d'arrêt du débit de la pompe et la chambre motrice, qui influence la pompe, du système différentiel, on obtient que l'huile sous pression pour l'arrêt du débit de la pompe n'arrive que -lorsque la pression d'huile en amont du piston différentiel a atteint la valeur requise pour le refoulement.
Toujours suivant l'invention, on peut ad- joindre à l'organe de contrôle pour le dispositif de réglage de la pompe une soupape d'inversion intercalée dans la conduite de refoulement et qui permet d'établir la communication entre la chambre motrice du système différentiel et le dispositif de réglage de la pompe, soit directement, soit avec intercala- tion de l'organe de contrôle réglant la pression.
D'autres détails ressortiront de la description et des revendica- tions ci-aprèso
Les dessins montrent un exemple d'exécution de l'objet de l'inven- tion, à savoir :
La figure 1 est une représentation simplifiée d'un vérin destiné à être encastré dans un tracteur ou adjoint à celui-ci après coup.
La figure 2 est une coupe partielle suivant la ligne II-II de la figure 1. '
La figure 3 montre la disposition relative et la liaison de commande entre le système moteur et le levier de commande suivant la figure 20
Les figures 4 et 5 montrent la pompe à huile dans deux coupeslongi- tudinales parallèles selon les lignes IV-IV et V-V de la figure 6.
La figure 6 est une coupe transversale correspondante suivant la ligne VI-VI.
Le chiffre 7 indique un cylindre de vérin comportant une chambre motrice 8 de grand diamètre et une chambre motrice 9 de'petit diamètre, cette dernière étant reliée par une conduite 10 au côté refoulement d'une pompe 11 à pistons axiaux. Entre les deux chambres motrices 8, 9 du cylindre 7 est pré- vue une chambre 12, reliée par une conduite 13 au côté aspiration de la pompe 11
Dans le cylindre 7 coulisse un piston différentiel 14 dont les mou- vements alternatifs sont transmis par une paire de bras de levier 15 à l'arbre moteur creux 16, lequel commande, par l'intermédiaire de leviers extérieurs 17, le relèvement et la descente de l'instrument de culture, par exemple, de labourage.
Dans le piston 14 est monté coulissant un piston distributeur 18 muni d'un forage longitudinal 19 qui le traverse de part en part et rétréci dans sa partie médiane, de façon à déterminer en cet endroit un espace annulaire 20 qui entoure ce piston. Cet espace communique par un orifice 21 avec l'es pace médian 12 du cylindre 7, et donc aussi avec la conduite d'aspiration 13 de la pompe 11 En outre, l'espace creux du piston moteur 14, qui sert de gui-
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dage au piston distributeur 18 est relié à la chambre motrice 8 de grand dia- mètre par un ou plusieurs forage 220 -
Le piston distributeur 18 est déplaçable par rapport au'piston de vérin 14 par un arbre auxiliaire 23 monté dans l'arbre creux 16 du vérin,
par l'intermédiaire de deux leviers 24 Ce déplacement est limité d'une façon sim- ple par le fait que les extrémités des leviers 24 se terminent en bec d'âne et coopèrent avec des surfaces de butée parallèles 25 du piston distributeur de telle façon que, dans les positions extrêmes de ce piston, l'une ou l'autre des faces inclinées du bec d'âne vient s'appliquer contre la surface de butée correspondante.
Le cylindre du vérin à piston différentiel fonctionne comme suit :
On supposera que la pompe 11 refoule l'agent moteur sous pression, par exemple de l'huile sous pression, à travers la conduite 10, en passant par une soupape de retenue 26, vers la chambre motrice 9 de petit diamètre. Lors- que le piston distributeur 18 est déplacé vers la gauche dans le piston diffé- rentiel 14, ce dernier se déplace vers la gauche sous la pression de l'huile, cependant que l'huile contenue dans la chambre 8 s'échappe par le forage 22 et l'espace annulaire 20 vers le conduite d'aspiration 13 de la pompe 11, jus- qu'à ce que le piston différentiel 14 aura rattrapé le piston distributeur 18' et que ce dernier aura dépassé l'orifice 22. Ce mouvement du piston de vérin 14 correspond au relevage de l'outil.
Par contre, lorsque le piston distributeur 18 de la figure 1 est. déplacé vers la gauche, l'huile venant de la conduite de refoulement 10 se di- rige vers la chambre de refoulement 8 à travers le forage longitudinal 19 de ce piston, de sorte que, en raison de la surface plus grande de la partie gau- che du piston moteur 14, ce dernier se déplace vers la droite par suite de la différence des pressions d'huile agissant sur ses faces de petit et de. grand diamètre. Ce mouvement du piston moteur 14 correspond à la descente du vérin.
La chambre motrice contrôlée 8 du cylindre de vérin 7 communique par une conduite 35', 36' avec un piston 37 agissant sur le cadre du plateau oblique 38 de la pompe 11 à pistons axiaux. En modifiant l'inclinaison du pla- teau oblique 18, on peut régler le débit de la pompe 11 entre zéro et une va- leur maxima. Le plateau est sollicité par un ressort 39 qui tend à le déplacer dans le sens'de l'augmentation du débit, tandis que le piston de commande 37, qui agit sur le côté opposé du plateau, tend à déplacer ce dernier dans le sens du débit O
Une soupape d'inversion 41-49 est intercalée dans la conduite 35', .
36' Cette. soupape comporte un petit cylindre 41 dans lequel coulisse un pis- ton inverseur 42 Une extrémité du cylindre inverseur 41 est reliée, par l'in- termédiaire d'une soupape de retenue 48, à une branche 10' de la conduite de refoulement 10 de la pompe 11, l'autre extrémité de ce cylindre étant reliée par la conduite 35' à la chambre motrice 8 du cylindre 7. Le piston inverseur 42 présente un forage longitudinal 43, un forage transversal 44 en communication avec le premier, ainsi que deux canaux périphériques annulaires 45 et 46, dont le premier communique avec le forage transversal 44 L'autre espace annulaire contrôle la conduite de réglage de la pompe 36, 36', cette dernière aboutissant au régulateur de pression 27 qui sera décrit plus loin.
Le piston inverseur 42 est sollicité par un ressort de pression 47 disposé sur le côté proche de la chambre motrice 8 du cylindre 7. La figure 1 montre le piston inverseur 42 dans sa position de droite, dans laquelle il est amené par la pression établie dans la conduite 10' par le fluide moteur refoulé par la pompe 11
Dans cette position du piston 42, la chambre motrice 8 est reliée directement au piston de commande 37 par la conduite 35e, le forage longitudi- nal 43 du piston inverseur, le forage transversal 44 et le canal annulaire 45.
Lorsque le piston différentiel 14 est déplacé vers la gauche, c'est- à-dire, dans le sens du relevage, l'huile contenue dans la chambre 8 reflue vers la conduite d'aspiration 13, comme déjà indiqué. Après le recouvrement du forage 22, le piston 14 est encore enfoncé davantage dans la chambre 8 par la pression d'huile dans la chambre 9, de sorte que la pression d'huile dans
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la chambre 8 augmente. Cette pression accrue agit à travers la conduite 35' les forages 43, 44 du piston inverseur 42 et la conduite 36', sur le piston de réglage 37 de la pompe 11, laquelle se trouve réglée de ce fait pour un dé- bit zéro., de sorte que la course de relevage s'arrête automatiquement.
Lorsque le piston différentiel 14 du vérin est déplacé dans le sens de la descente, (déplacement du piston de la figure 1 vers la droite), le rat- trapage du piston distributeur 18 par le piston moteur 14 aura également pour' effet une augmentation de la pression dans la chambre 8, d'ou arrêt de la pom- pe 11 de la manière susindiquéeo
Au cylindre 7 est adjoint un régulateur de pression 27 constitué essentiellement par un cylindre 28, un tube distributeur 29 mobile dans celui- ci et un piston auxiliaire 30 monté sur le tube 29. Le tube distributeur 29 comporte un forage radial 31 et des rainures périphériques longitudinales 32, contrôlés par le piston 30 coulissant sur ce tube et sollicité par un ressort 33 s'appuyant sur la paroi 28 du cylindre.
L'intérieur du tube distributeur 29 communique, à une de ses extrémités, par une conduite 34, avec -la conduite d'aspiration 13 de la pompe 11, tandis que l'espace cylindrique situé du même côté devant le piston auxiliaire 30 est relié par la conduite 35' à la chambre motrice 8 de grand diamètre du cylindre 7. Finalement, l'espace cylindrique 35 situé derrière le piston auxiliaire 30 est relié par une conduite 36 et l'in- verseur 41-49 au piston de commande 37 agissant.sur le plateau incliné 38 de la pompe 11 à pistons-axiaux. Le tube distributeur 29 est monté déplaçable longitudinalement dans l'intérieur du cylindre de réglage de pression 28.
Ce- ci permet de modifier à volonté la distance entre le piston 30 et le forage 31 du tube distributeur 29
Lorsqu'on rencontre une résistance accrue lors de la descente du vérin, par exemple du fait que l'instrument doit se terrer, il en résulte d'a- bord une augmentation de la pression dans la chambre 8, laquelle était jusqu'a- lors moins élevée que dans la chambre 9 en raison de l'étranglement de l'écou- lement'par le forage 22.
De ce fait, le piston inverseur 42 se déplace sous l'influence du ressort de pression 47 et en raison de l'égalité des pressions s'exerçant sur ses deux surfaces en bout, jusqu'à une position (non montrée)., dans laquelle les conduites 36 et 36' sont mises en communication directe par l'intermédiaire du canal annulaire 46 La pression agissant dans la conduite 36' devant le piston de réglage 37 se soustrait à la pression., qui agissait sur elle, de la chambre 8, par le fait que le fluide moteur se dirige par le forage 31 vers la chambre 12, c'est-à-dire, le côté aspiration de la pompe.
La pression peut désormais augmenter dans les espaces 8 et 9 jus- qu'à ce que, sous son influence, le piston auxiliaire 30 comprime le ressort 33, fermant ainsi le forage 31 et laissant pénétrer une impulsion de pression dans la chambre 35 à travers la rainure 32, impulsion qui, en se propageant à travers la conduite 36, 36' amène le piston de réglage 37 de la pompe à se déplacer de façon à régler celle-ci pour un débit O
Le mouvement de descente est donc limité par une pression contre - lée par l'action du ressort 33 Dans cette position limitée par la pression, l'outil demeure aussi longtemps que l'ouverture 22 prévue dans le piston du vérin maintient la communication entre les chambres 8 et 9, c'est-à-dire,
aussi longtemps que le vérin n'a pas atteint une position pré-sélectée par un levier de manoeuvre à main qui sera décrit plus loin.
Pour augmenter l'effet de la pression de l'appareil, on déplacera le tube distributeur 29 vers la droite. Dans ce cas, le piston auxiliaire 30 doit effectuer des trajets plus longs en conséquence, avec compression du res- sort 33, jusqu'à ce qu'il masque l'ouverture 31 et permet un passage de fluide moteur à travers les rainures longitudinales 32, ce qui détermine l'arrêt du refoulement de la pompe, comme décrit plus haut., l'élévation de la puissance du vérin est indiquée graphiquement par le diagramme 40
Lorsque le vérin a été ajusté par le régulateur de pression 27 de façon à agir sur l'instrument agricole avec une force constante, et que les variations du niveau du terrain'provoquent un relèvement brusque de cet instru- ment,
l'huile refoulée de ce fait de la chambre motrice 8 s'écoule à travers
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le forage 43 du piston inverseur 42 et la soupape à bille 48 vers la conduite de refoulement 10'- et, vu que la pompe ne peut pas absorber cette huile, celle- ci retourne par la soupape 26 vers la chambre motrice 90
Les deux soupapes de retenue 26, 48 bloquent la pompe 11 par rap- port au vérin de telle façon que, lorsque la pompe est arrêtée, l'instrument peut être maintenu dans la position relevée, sa descente n'étant alors due que par des fuites dans le vérin même. Ce fait peut être utilisé en vue de main- tenir le vérin dans la position relevée, même lorsque la pompe tourne, sans que celle-ci fournisse constamment la pression requise à cette fin.
Il convient uniquement de veiller à ce qu'une pression suffisamment élevée soit constamment engendrée dans la conduite de réglage 36', afin de maintenir la pompe dans la position de débit O Ceci est obtenu par la prévision d'une fente d'étrangle- ment 49 dans le siège de la soupape à bille 48.
Grâce à la fente 49, la cham- bre motrice 8, et donc la conduite 36', reçoivent constamment une quantité d'hui- le sous pression requise pour le maintien de la pression de réglage, et qui suffit pour maintenir le piston de réglage 37 dans la position de débit O
L'arbre de commande 23 du piston distributeur 18 contenu dans le piston moteur 14 est actionné par un levier de manoeuvre 50 relié à l'extrémi- té, qui émerge de l'arbre 16 de l'arbre de commande 23, par l'intermédiaire d'une timonerie de telle façon que, lorsque le levier 50 est déplacé d'une fa- çon uniforme, l'arbre de commande 23 subit un ralentissement ou une accéléra- tion, suivant le sens du déplacement du bras de levier 17 mû par le piston dif- férentiel 14 et destiné à agir sur l'instrument agricole.
A cette fin, le levier 50 est articulé à pivotement sur un levier 51 à un bras, claveté sur l'extrémité de l'arbrede commande 230 Un prolonge- ment bifurqué 50' du levier 50 est monté à califourchon sur un tenon 16' soli- daire de l'arbre creux 16, tandis qu'un tenon 52, solidaire d'une extension latérale 53 du levier 50, vient s'appuyer, suivant le sens du déplacement de ce levier, contre l'une des deux surfaces de guidage 54, 55 d'un guidage piri- forme 56 prévu sur l'enveloppe du cylindre 7. Un cliquet 57, solidaire du le- vier de manoeuvre et lesté d'un ressort, assure, conjointement avec des crans correspondants 58 pratiqués dans l'enveloppe du cylindre 7, la position voulue de ce levier.
Le profil des courbes de guidage 54, 55 est choisi tel que lors de la manoeuvre d'une barre coupeuse d'une moissonneuse par exemple, le vérin permet de ralentir sans à-coup le mouvement de la barre vers une position de relèvement médiane de celle-cio Comme on le sait, il est nécessaire de prévoir, dans le cas de barres coupeuses, cette position médiane, dite position d'andain, dans laquelle la barre s'étend presque horizontalement à quelques centimètres au-dessus du sole Lors de l'évitement d'obstacles du sol, cette barre doit pouvoir être relevée le plus rapidement possible jusqu'à cette position d'an- dain à l'approche de laquelle elle doit être ralentie. Cette même exigence subsiste à l'approche de la position d'andain, lorsque la barre est abaissée après avoir coupé la position relevée.
Les bossages prévus dans la courbe pi- réforme 56 forcent le levier 50, lorsque son tenon 52 s'engage dans cette cour- be, à ralentir son mouvement, ce ralentissement ne dépendant.pas de l'action du conducteur., ..Le maintien dans la position d'andain est assuré par le cliquet 57 précitée qui.s'engage dans un cran 58 de l'enveloppe cylindrique et qui ar- rête le. mouvement déjà fortement ralentie Par conséquent, le levier 50 n'est pas uniquement.déplacé à la main mais est, de plus, centraîné par les bras de levier 17 lors de leur mouvement visant à relever ou à descendre l'instrument agricole, de sorte que lorsque le levier 50 est déplacé uniformément à la main,
la superposition du déplacement dû à ces bras de levier détermine une accéléra- tion du mouvement du vérin, tout en provoquant cependant un ralentissement à la fin du déplacement. Ceci empêche d'autre part que, vu la sensibilité de la commande hydraulique, les déplacements irréguliers du levier de manoeuvre ne se traduisent pas par un-mouvement irrégulier du bras du vérin, et donc de l'instrument agricole.
Les figures 4 et 6 montrent d'une façon plus détaillée la pompe Il à pistons axiaux qui refoule le fluide moteuro Cette pompe comporte un cy- lindre rotatif 59 et plusieurs pistons de pompes 60 - cinq dans le présent exem- ple - qui exercent une pression sur le plateau oblique 38 à inclinaison régla-
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bleo Grâce à l'obliquité du plateau 38, les pistons situés d'un côté et lestés par des ressorts sont enfoncés dans le cylindre de pompe 59, déterminant ainsi un refoulement d'huile vers la conduite de refoulement 10 du vérin, tandis que les pistons de travail situés de l'autre côté sont soulevés par la pression des ressorts 61 et aspirent l'huile du bac à travers le canal 62. Le cylindre de pompe 59 est entraîné en rotation,comme il estconnu en soi, depuis le trac- teur, par l'intermédiaire de l'arbre 63.
Le réglage de la position du plateau oblique 38 est assuré par deux pistons de réglage 37, 64 parfaitement identiques et interchangeables, dont le deuxième est lesté par le ressort 39 et tend à déplacer le plateau 38 de façon à augmenter son inclinaison par rapport à l'ho- rizontale, ce qui augmente le débit de la pompe. L'autre piston de commande 37 est commandé par l'huile sous pression du vérin et agit à l'encontre du pis- ton précité 64, c'est-à-dire, tend à ramener le plateau oblique à l'horizontale, position dans laquelle ce plateau ne fait pas fonctionner la pompe, vu l'absence de la course des pistons.
En interchangeant simplement les deux pistons 37, 64 lesquels sont logés dans une partie latérale du boîtier de pompe 11, et en changeant de raccord d'huile 36, on peut faire tourner la pompe à droite ou à gauche, suivant les conditions de la commande, par exemple, le sens de rotation de la transmission du tracteur.
Les têtes tant des pistons de pompe 60 que des pistons de réglage 37, 36, ainsi que la tête du cylindre 59', présentent la forme de calottes sphériques, le rayon de courbure étant déterminé par la distance entre la sur- face de commande 65 du plateau oblique 38 et l'axe de basculement 66 de ce pla- teau. Grâce à cette sphéricité précise, on évite des efforts de calage dans la pompe 11, qui apparaissent du fait que lors de la modification de l'inclinai- son du plateau oblique 38, les bras de levier de ce plateau, qui agissent sur les pompes, subissent une modification, ce qui serait le cas avec des têtes de pistons planes ou non arrondies suivant l'invention.
En outre, il est recommandé que l'axe de basculement 66 du plateau oblique 38 ne coïncide pas avec l'axe longitudinal du cylindre moteur 59 de la pompe 11, mais soit légèrement excentré par rapport à ce dernier axe. Cette excentricité a également pour but d'éviter des efforts tendant à neutraliser la pompe, qui peuvent résulter de ce que les pressions exercées par les pistons sur le plateau oblique sont inégales sur le côté aspiration et refoulement.
Cette excentricité est très minime, de sorte qu'elle ne peut pas être représen- tée dans le dessin.
Comme déjà indiqué plus haut, la réalisation représentée n'est qu'un exemple d'exécution de l'invention, laquelle n'y est pas limitée, mais est au contraire susceptible de plusieurs autres exécutions et applications, notamment en ce qui concerne la construction et l'agencement des organes.
Le dessin ne représente que schématiquement la construction du vé- rin.
Il est par exemple recommandable d'abriter le piston différentiel 14, son piston distributeur 18, ainsi que les levier 15 et 24 destinés à engen- drer et à transmettre le mouvement, de même que les arbres 16 et 23, dans un carter 7 étanche à l'huile et de monter les organes émergeant à l'extérieur d'une façon étanche à la pression, par exemple à l'aide de boites de bourrage, de façon que le vérin puisse fonctionner avec des pressions élevées d'environ 150 atmosphères.
REVENDICATIONS.
1/ Vérin caractérisé en ce qu'il comporte un système de commande piston-cylindre différentiel (7,8,9, 14) agissant dans les deux sens.