FR2777624A1 - Distributeur a trois voies et trois positions pour le maintien, l'augmentation et l'abaissement de la pression dans un dispositif consommateur de fluide - Google Patents

Abstract

Un distributeur comprend une chambre avec des orifices d'arrivée, d'alimentation et de décharge, ainsi qu'un organe de commande pouvant être amené à trois positions de commande.L'organe de commande (12) partage la chambre (11) en deux parties (111, 112) délimitées par cet organe et en liaison d'échange de fluide entre elles, et les trois orifices de raccordement (16, 17, 18) sont agencés à des intervalles mutuels accordés, de manière que l'organe (12) recouvre les orifices de consommateur (16) et de décharge (17) dans une position (maintien de la pression), recouvre seulement l'orifice de décharge (17) dans une autre position (augmentation de la pression), et recouvre seulement l'orifice d'arrivée (18) dans encore une autre position (abaissement de la pression).Applicable à l'alimentation en air comprimé de coussins d'air de sièges orthopédiques de véhicules.

Description

L'invention concerne un distributeur à trois voies et trois positions,

comprenant une chambre de distributeur formée dans un corps de distributeur et présentant deux orifices de raccordement, pour une source de fluide et un (dispositif) consommateur de fluide respectivement, ainsi qu'un orifice de décharge, de même qu'un organe de commande déplaçable dans la chambre, par rapport à celle-ci, et pouvant être amené à trois positions de commande dans lesquelles sont produits respectivement le maintien de la pression, l'augmentation de la pression et l'abaissement de la

pression dans le consommateur de fluide.

Un tel distributeur de fluide permet de réaliser, dans un consommateur de fluide raccordé à lui, par les trois positions de commande du distributeur, les fonctions "maintien de la pression", "augmentation de la pression" et "abaissement de la pression". De tels distributeurs à trois voies et trois positions sont réalisés habituellement sous la forme de distributeurs à tiroir, par exemple à tiroir longitudinal dans lesquels un tiroir sous la forme d'un piston de commande, présentant une pluralité de gorges creusées en lui, produit alternativement l'alimentation en fluide sous pression et la mise à l'échappement d'orifices de

raccordement débouchant dans un alésage cylindrique.

Pour l'actionnement et le rappel d'un tel distributeur à tiroir longitudinal, tous les modes d'actionnement manuels, électromécaniques et pneumatiques sont possibles. Dans l'exécution des distributeurs à tiroir sous la forme de distributeurs à tiroir plat, lesquels sont généralement actionnés seulement à la main ou au pied, le changement de position du distributeur

nécessite un mouvement de rotation du tiroir.

Tous ces distributeurs à tiroir impliquent, en raison de la géométrie du tiroir et de la chambre de distributeur - réalisée habituellement sous la forme d'un alésage du corps du distributeur -, une dépense de fabrication relativement élevée, notamment en raison de l'ajustement précis du tiroir dans l'alésage. De plus, en raison de la forme géométrique du tiroir et de5 l'alésage du corps, il est très difficile d'étanchéifier les parties de la chambre entre elles dans les trois

positions de commande du tiroir.

On connaît déjà un distributeur hydraulique à deux voies et deux positions (DD 24 986) dont la chambre est partagée par un piston de commande en deux parties qui sont reliées entre elles par un perçage traversant du piston. Une conduite d'arrivée, venant d'une source hydraulique, débouche dans une partie de la chambre, et une conduite d'alimentation part de l'autre partie de la chambre vers un consommateur. Les orifices de raccordement pour la source hydraulique et le consommateur sont agencés de manière que le piston de commande dans sa position initiale s'applique contre la paroi d'extrémité d'une partie de la chambre, en fermant l'orifice de raccordement menant au consommateur, et démasque cet orifice après une course de commande, tandis que l'orifice de raccordement pour la source hydraulique n'est pas commandé. Un second piston, relié rigidement au piston de commande, assure l'étanchéité de ce dernier orifice de raccordement vis-à-vis d'un écoulement de liquide de fuite. Du fait que le piston de commande est appliqué à la position initiale contre la paroi d'extrémité d'une partie de la chambre, en fermant en même temps l'orifice de consommateur, aucun recouvrement n'est nécessaire pour le changement de position du piston de commande, de sorte que la course de commande de celui-ci peut être rendue très petite et correspond approximativement au diamètre de passage dudit orifice de raccordement. Cette petite course du piston raccourcit très considérablement le temps de changement de position du distributeur. Le domaine d'application préféré de ce distributeur connu à deux voies et deux positions est celui des appareils

hydrauliques de calcul numérique.

Un distributeur connu d'air comprimé, représentant un distributeur à quatre voies et deux positions (DE 40 40 797 Ai), comprend un organe de commande réalisé sous la forme d'un disque pourvu d'une bague d'étanchéité périphérique. Le disque s'étend dans un plan oblique par rapport à l'axe de la chambre du distributeur et est calé sur un axe de rotation correspondant à l'axe de la chambre. Deux fois deux orifices de raccordement mutuellement décalés axialement du distributeur, exécutés comme des orifices radiaux, sont pratiqués sur des côtés diamétralement opposés de la chambre du distributeur, avec un décalage axial tel qu'une paire d'orifices débouche chaque fois dans l'une

des parties - séparées l'une de l'autre par le disque -

de la chambre du distributeur. Dans une position de commande de l'organe de commande, les orifices d'une paire, débouchant dans une partie de la chambre, sont reliés entre eux et, dans une seconde position de commande tournée de 180 par rapport à elle, deux orifices diamétralement opposés sont reliés entre eux

dans chaque partie de chambre.

Le but de l'invention est de perfectionner un distributeur à trois voies et trois positions, du type mentionné au début, en vue d'une réduction de ses coûts

de fabrication.

Conformément à l'invention, on obtient ce résultat par le fait que l'organe de commande partage la chambre en deux parties délimitées par cet organe et qui sont en liaison d'échange de fluide entre elles, et que les trois orifices de raccordement sont agencés à des intervalles mutuels accordés, de manière que l'organe de commande recouvre l'orifice de consommateur et l'orifice de décharge dans une première position de commmande (maintien de la pression), recouvre seulement l'orifice de décharge dans une autre position de commande (augmentation de la pression), et recouvre seulement l'orifice d'arrivée dans encore une autre position de commande (abaissement de la pression) Le distributeur selon l'invention a l'avantage que, grâce au fait que le piston de commande ne partage la chambre plus qu'en deux parties - malgré les trois positions de commande nécessaires pour la commande à trois voies - et que les deux parties de la chambre du distributeur sont en permanence reliées entre elles, non seulement l'organe de commande peut être conçu en vue d'une technique de fabrication beaucoup plus simple, l'étanchéification de l'organe de commande vis-à-vis de l'alésage du corps est nettement moins problématique puisque cet organe doit seulement recouvrir maintenant, dans toutes les positions de commande, les orifices de raccordement du distributeur, à savoir un seul orifice de raccordement en deux positions de commande et deux orifices de raccordement en tout dans une position de commande, et n'est plus obligé de recouvrir plusieurs parties de chambre. Dans l'exécution du distributeur comme un distributeur à tiroir longitudinal, il suffit, en tant qu'organe de commande, d'un simple piston cylindrique coulissant, pourvu d'une tige de piston centrale pour son actionnement, qui est guidé pour pouvoir coulisser dans une chambre, réalisée sous la forme d'un manchon cylindrique, du corps du distributeur. Dans l'exécution du distributeur comme un distributeur plat, l'organe de commande est un disque pourvu de segments de commande qui s'appliquent à plat contre les faces des couvercles délimitant la chambre cylindrique du distributeur aux extrémités. Dans les deux cas, les fonctions désirées "maintien de la pression", "augmentation de la pression" et "abaissement de la pression" sont possibles dans des positions de commande de l'organe de commande qui se suivent dans la direction d'actionnement de cet organe. Il n'est pas nécessaire que la fabrication réponde à des exigences sévères quant aux tolérances. L'organe de commande peut être étanchéifié par des bagues d'étanchéité qui, par exemple dans le cas de la variante du distributeur sous la forme d'un distributeur à tiroir longitudinal, sont formées par de simples joints toriques à placer dans une gorge annulaire à la périphérie du piston ou dans des gorges annulaires ménagées entre les trois orifices dans la

paroi interne de l'alésage cylindrique.

Des modes de réalisation avantageux, ainsi que d'autres caractéristiques et avantages du distributeur selon l'invention, ressortiront plus

clairement de la description qui va suivre de plusieurs

exemples de réalisation non limitatifs, représentés sur les dessins schématiques, dans lesquels: - les figures 1 à 3 montrent chacune une coupe longitudinale d'un distributeur 3/3 (à trois voies et trois positions), sous la forme d'un distributeur à tiroir longitudinal, en trois positions de commande différentes; - la figure 4 est une coupe longitudinale, prise suivant la ligne IV-IV de la figure 5, d'un distributeur 3/3 sous la forme d'un distributeur à tiroir plat; - la figure 5 est une vue de dessus de l'organe de commande du distributeur selon la figure 4; et - la figure 6 est la vue de dessous de

l'organe de commande selon la figure 5.

Le distributeur 3/3 représenté schématiquement en coupe longitudinale, en trois positions de commande différentes, sur les figures 1 à 3 est utilisé de préférence comme distributeur pneumatique pour l'alimentation en air comprimé et la détente de coussins d'air dans des sièges orthopédiques de véhicules. Il possède un corps de distributeur 10 dans lequel est formée une chambre de distributeur 11, de préférence sous la forme d'un alésage cylindrique. La chambre 11 contient un organe de commande 12 qui la partage en deux parties de chambre 111 et 112 en liaison d'échange de fluide entre elles, de sorte que la même pression d'air règne dans chacune des parties 111 et 112 de la chambre aux différentes positions commandées. Dans l'exemple de réalisation des figures 1 à 3, l'organe de commande 12 est réalisé comme un simple piston coulissant 13 qui est guidé axialement dans la chambre 11, dans laquelle il peut être déplacé au moyen d'une tige de piston 14 contre la force d'un ressort de rappel pendant que les deux parties 111, 112 de la chambre changent de volume. Le ressort 15 charge le piston 13 dans le sens de son maintien à une position initiale dans laquelle il occupe une première position de commande. A l'intérieur de la zone de coulissement du piston 13, trois orifices 16 - 18 sont ménagés radialement dans la paroi cylindrique de la chambre 11, au milieu entre les deux parties de chambre 111, 112 et l'un à côté de l'autre dans la direction de mouvement du piston 13. L'orifice de consommateur 16 est relié par un conduit d'alimentation 20 à un consommateur A et l'orifice d'arrivée 18 est relié par un conduit d'arrivée 20 à une source de fluide P, tandis que l'orifice de décharge 17, situé entre les orifices de consommateur 16 et d'arrivée 18, est raccordé à un conduit de décharge 21. En cas d'utilisation d'un fluide liquide, de l'huile hydraulique par exemple, le conduit de décharge 21 est une canalisation de retour menant à un récipient collecteur et, dans le cas d'un fluide gazeux, le conduit de décharge 21 débouche dans l'atmosphère. Dans le cas de l'application évoquée du distributeur à un siège de véhicule orthopédique, le conduit d'arrivée 19 est raccordé à une source d'air comprimé, par exemple sous la forme d'un générateur et/ou d'un accumulateur d'air comprimé, et le conduit d'alimentation 20 est raccordé à au moins un coussin d'air dans le siège orthopédique. Le conduit de décharge 21 débouche alors dans l'environnement du distributeur

ou du siège.

Les trois orifices 16 - 18 sont mutuellement espacés de distances accordées à la longueur du piston

coulissant 13 dans la direction de mouvement de celui-

ci. L'accord a été choisi pour que le piston 13 recouvre successivement, dans sa direction de mouvement, l'orifice de consommateur 16 et l'orifice de décharge 17 dans sa première position de commande, le seul orifice de décharge 17 dans sa deuxième position de commande et le seul orifice d'arrivée 18 dans sa troisième position de commande. De cette manière, l'orifice de consommateur 16 est fermé dans la première position de commande, de sorte que la pression établie dans le consommateur A est alors maintenue, et l'orifice de décharge 17 est fermé simultanément, si bien que le fluide venant de la source de fluide P et pénétrant à travers l'orifice d'arrivée 18 ne peut pas s'échapper à travers l'orifice de décharge 17. Dans la deuxième position de commande, l'orifice de consommateur 16 est relié à l'orifice d'arrivée 18, de sorte que du fluide venant de la source P peut s'écouler dans le consommateur A afin d'y augmenter la pression établie. Dans la troisième position de commande, les orifices de consommateur 16 et de décharge 17 sont reliés entre eux, de sorte que du fluide du consommateur A peut être évacué à travers ces deux orifices 16 et 17 afin d'abaisser la pression établie dans le consommateur A. Les deuxième et troisième positions de commande peuvent aussi être interverties. Comme déjà mentionné, les deux parties 111, 112 de la chambre du distributeur sont toujours reliées entre elles, dans toutes les positions de commande du piston coulissant 13. Cette liaison permanente des parties de chambe 111 et 112 est produite par un perçage traversant 22 du piston 13. En variante ou en plus, la liaison des deux parties de chambre 111 et 112 peut cependant être établie aussi par un canal de liaison 23 formé dans le corps 10 du distributeur et pouvant s'étendre, comme représenté pour l'exemple des figures 1 - 3, sur le côté arrière de la chambre 11 du distributeur, sa communication avec les deux parties de chambre 111, 112 étant assurée dans cet exemple par des orifices 24, 25 pratiqués dans la paroi cylindrique de

la chambre 11.

L'exemple de réalisation du distributeur 3/3 montré schématiquement par différentes représentations sur les figures 4 - 6 est conçu comme un distributeur à tiroir plat dont le changement de position demande un mouvement rotatif. Le corps 10 de ce distributeur, réalisé sous la forme d'un boîtier, est composé d'un cylindre creux 26 et de deux couvercles 27, 28 qui ferment le cylindre 26 à ses côtés extrêmes. La chambre 11 de ce distributeur, enfermée par le corps 10 de celui-ci, est de nouveau partagée en deux parties de chambre 111 et 112 par l'organe de commande 12, réalisé ici sous la forme d'un disque 29. Les deux parties de chambre sont en liaison d'échange de fluide entre elles

à travers le perçage traversant 22 du disque 29. Celui-

ci est calé sur un axe de rotation 30 monté rotatif dans un palier lisse 31 du couvercle 28. L'axe 30 sert en même temps au changement de position manuel du distributeur, ce qui est produit par la rotation du

disque 29 suivant des angles préfixés.

L'orifice d'arrivée 18, pour le raccordement de la source de fluide P, est ménagé dans le couvercle inférieur 27, et à la fois l'orifice de consommateur 16 pour le raccordement du consommateur A et l'orifice de

décharge 17 sont ménagés dans le couvercle supérieur 28.

Les trois orifices 16 - 18, réalisés chacun sous la forme d'un perçage axial, sont agencés avec des décalages angulaires égaux entre eux dans la direction de rotation de l'organe de commande 12. Alors que les orifices d'arrivée 18 et de décharge 17 sont situés sur le même arc de cercle, l'orifice de consommateur 16 est

décalé radialement vers l'intérieur par rapport à eux.

Dans l'exemple de réalisation des figures 4 - 6, les trois orifices 16 18 sont mutuellement décalés chaque fois de dans la direction circonférentielle, mais les angles de décalage peuvent aussi être choisis nettement plus petits afin d'obtenir des courses de changement de position plus petites du distributeur.

En vue de la commande des trois orifices 16 -

18, le disque 29 porte sur chacune de ses faces un segment de disque arqué, 32 ou 33, qui fait saillie radialement (à angle droit) de la face concernée du disque, s'étend jusqu'au couvercle 27 ou 28 et s'applique de façon étanche contre la face interne de ce couvercle. Dans le segment 32, formé sur le dessus du disque 29, sont constituées deux portions arquées 321 et 322 dont la première sert à la commande de l'orifice de consommateur 16 et dont la portion de segment 322 sert à la commande de l'orifice de décharge (E) 17. La portion de segment 321, décalée radialement vers l'intérieur, est nettement plus courte que la portion de segment 322 située à l'extérieur, sa longueur étant en l'occurrence égale à la moitié de la longueur de cette dernière portion. Dans l'exemple des figures 4 - 6, en conformité avec l'agencement des orifices 16 - 18, le segment de disque 33 pour la commande de l'orifice d'arrivée 18, segment qui se trouve sur le dessous du disque 29, s'étend circonférentiellement sur un angle de 120 , plus précisément de 0 à 120 à partir d'une position initiale de 0 , voir la figure 5; la portion de segment 321 pour la commande de l'orifice de consommateur 16, se trouvant sur le dessus du disque 29, s'étend sur la même zone angulaire, et la portion de segment 322, servant à la commande de l'orifice de décharge 17 et se trouvant sur le dessus du disque 29, s'étend dans la zone angulaire comprise entre 0 et 240 . Si les trois orifices de raccordement 16 - 18 sont mutuellement décalés d'angles plus petits, mais également égaux entre eux à la périphérie, le segment de disque 33, ainsi que les portions de segment 321 et 322 du segment de disque

32, ont des longueurs réduites en conséquence.

Les figures 5 et 6 montrent le disque 29 à sa position initiale par une vue de dessus et une vue de dessous respectivement. Les orifices 16 et 17, prévus dans le couvercle 28, comme l'orifice d'arrivée 18, prévu dans le couvercle 27, sont indiqués en trait discontinu. Quand le disque 29 occupe sa position initiale, le distributeur se trouve dans sa première position de commande, dans laquelle le segment de disque 32 recouvre les orifices de consommateur 16 et de décharge 17, de sorte que la pression appliquée au consommateur A est maintenue. L'orifice d'arrivée 18 est démasqué par le segment de disque 33. Si le disque 29 est tourné dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre à partir de la position représentée sur la figure 5, l'orifice de consommateur 16 est démasqué après une rotation de 120 , tandis que l'orifice de décharge 17 reste fermé et que l'orifice d'arrivée 18 reste ouvert, si bien que du fluide peut s'écouler à présent à travers les orifices d'arrivée 18 et de consommateur 16 vers le consommateur A. La pression dans ce dernier est ainsi augmentée. Si le disque 29 est tourné davantage dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre, l'orifice d'arrivée 18 est fermé après un angle de rotation de 240 par le segment de disque 33 et l'orifice de décharge 17 est démasqué par le segment de disque 32. L'orifice de consommateur 16 étant resté ouvert, du fluide du consommateur A peut être évacué à présent à travers l'orifice de décharge 17, ce qui fait baisser la pression dans le consommateur A. Pour obtenir des courses de changement de position plus petites, il est avantageux de rendre les intervalles angulaires entre les orifices 16 - 18 nettement plus petits que 120 , ce qui oblige à

raccourcir les segments de disque 32, 33 en conséquence.

Il faut cependant assurer qu'une zone de recouvrement suffisante pour l'étanchéité subsiste entre les obturations et les démasquages successifs des orifices

16 - 18 par l'organe de commande 12.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Distributeur à trois voies et trois positions, comprenant une chambre de distributeur (11) formée dans un corps de distributeur (10) et présentant deux orifices de raccordement (18, 16) pour une source de fluide (P) et un (dispositif) consommateur de fluide (A) respectivement, ainsi qu'un orifice de décharge (17), de même qu'un organe de commande (12) déplaçable dans la chambre (11), par rapport à celle-ci, et pouvant être amené à trois positions de commande dans lesquelles sont produits respectivement le maintien de la pression, l'augmentation de la pression et l'abaissement de la pression dans le consommateur de fluide (A), caractérisé en ce que l'organe de commande (12) partage la chambre (11) en deux parties (111, 112) délimitées par cet organe et qui sont en liaison d'échange de fluide entre

elles, et que les trois orifices de raccordement (16 -

18) sont agencés à des intervalles mutuels accordés, de manière que l'organe de commande (12) recouvre l'orifice de consommateur (16) et l'orifice de décharge (17) dans une première position de commande (maintien de la pression), recouvre seulement l'orifice de décharge (17) dans une autre position de commande (augmentation de la pression), et recouvre seulement l'orifice d'arrivée (18) dans encore une autre position de commande

(abaissement de la pression).

2. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison d'échange de fluide entre les parties (111, 112) de la chambre est établie par un perçage traversant (22) de l'organe de commande (12).

3. Distributeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la liaison d'échange de fluide entre les parties (111, 112) de la chambre est établie par un canal (23) formé dans le corps (10) du distributeur.

4. Distributeur selon une des

revendications 1 - 3, caractérisé en ce que la chambre

(11) est réalisée comme un alésage cylindrique dans le corps (10) du distributeur, et l'organe de commande (12) est réalisé comme un piston coulissant (13) pourvu d'une tige de piston (14) et pouvant coulisser axialement en étant guidé dans l'alésage cylindrique, piston qui délimite les deux parties (111, 112) de la chambre par ses faces d'extrémité éloignées l'une de l'autre, et que les trois orifices (16 - 18) sont agencés au milieu entre les deux parties (111, 112) de la chambre, l'un à côté de l'autre dans la direction de coulissement du

piston (13).

5. Distributeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le piston coulissant (13) est chargé par un ressort de rappel (15) qui tend à le maintenir à une position initiale dans laquelle ce

piston occupe la première position de commande.

6. Distributeur selon une des

revendications 1 - 3, caractérisé en ce que la chambre

(11) du distributeur est délimitée par un cylindre creux (26) et par deux couvercles, respectivement inférieur (27) et supérieur (28), placés sur les côtés extrêmes du cylindre (26), que l'orifice d'arrivée (18) est agencé dans un couvercle (28) et les orifices de consommateur et de décharge (16, 17) sont agencés dans l'autre couvercle (27), que l'organe de commande (12) est réalisé sous la forme d'un disque (29) monté rotatif au moyen d'un axe (30) dans un couvercle (28) et partageant la chambre (11) du distributeur en lesdites deux parties de chambre (111, 112), et que le disque (29), pour commander les orifices (16 - 18), porte, sur chaque face de disque, un segment de disque (32, 33) qui fait saillie à angle droit de ladite face, s'applique de façon étanche contre la face interne du couvercle (28 ou 27) et s'étend en arc de cercle dans la direction

circonférentielle du disque.

7. Distributeur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les trois orifices (16 - 18) sont mutuellement décalés d'angles égaux dans la direction circonférentielle, que l'orifice de consommateur (16) et l'orifice de décharge (17) sont mutuellement décalés radialement, qu'une portion (321) commandant l'orifice10 de décharge (17) du segment de disque (32) est deux fois plus longue qu'une portion (322) commandant l'orifice de consommateur (16) du segment de disque (32) et que le segment de disque (33) commandant l'orifice d'arrivée (18) et la portion (321) commandant l'orifice de consommateur (16) du segment de disque (32) s'étendent

sur des zones angulaires égales du disque (29).

8. Distributeur selon une des

revendications 1 - 7, caractérisé par son utilisation

comme distributeur de commande pneumatique pour l'alimentation en air comprimé et la détente de coussins d'air dans des sièges orthopédiques de véhicules, utilisation dans laquelle l'orifice d'arrivée (18) est raccordé à une source d'air comprimé, l'orifice de consommateur (16) est raccordé à au moins un coussin d'air et l'orifice de décharge (17) débouche librement

dans l'environnement du siège.