Le distributeur proportionnel hydraulique 6/3 est utilisé sur certaines machines mobiles, comme les chariots élévateurs, les engins agricoles ou les équipements de travaux publics.
Cette fiche explique son fonctionnement, le rôle du centre à suivre, la variation de pression, la sensation de l’effort et les limites de ce type de distributeur.

Aller plus loin en hydraulique

On retrouve généralement 2 types de distributeur proportionnel dans les travaux publics (TP) et l’agricole.

Le distributeur de type 4/3 LS (Load Sensing) qui permet de gérer la vitesse des récepteurs et de la conduite des machines (prise en main rapide).
Le distributeur de type 6/3 qui permet de ressentir l’effort de la machine. En revanche, les machines utilisant ce type de distribution sont plus difficiles à conduire.

Pour aller plus loin, vous pouvez consulter le fonctionnement du distributeur hydraulique 6/3 avec vues en coupe

Rôle du distributeur proportionnel 6/3

Le distributeur 6/3 sur la photo est un distributeur monobloc. Certains distributeurs sont configurables centre à suivre, centre ouvert ou centre fermé en faisant une simple modification ce qui permet de rajouter des fonctions sur la machine.

Pour comprendre en détail le montage, vous pouvez consulter la fiche : Configuration d’un distributeur monobloc en centre à suivre

Symbolisation du distributeur proportionnel 6/3

Le schéma ci-dessus représente le système de levage des fourches d’un chariot élévateur.

On retrouve :

Rep 1 : Moteur thermique.
Rep 2 : Pompe cylindrée fixe.
Rep 3 : Limiteur de pression principale.
Rep 4 : Clapet antidérive.
Rep 5 : Tiroir du distributeur.
Rep 6 : Ressort de rappel du tiroir.
Rep 7 : Double barre (indique que le tiroir est proportionnel).
Rep 8 : Levier de commande.
Rep 9 : Vérin double effet.
Rep 10 : Filtre.
Rep 11 : Clapet de by-pass.

Le distributeur 6/3 représenté en traits mixtes bleus comporte une plaque d’entrée où l’on retrouve le limiteur de pression principale (rep 3) qui protège la pompe, une tranche de distributeur (tiroir, levier de commande + ressorts) et une plaque de fermeture. Le distributeur est nommé 6/3 car il comporte 6 orifices sur le symbole et 3 positions. Attention la connexion du distributeur comporte seulement 4 tuyaux :

P : Entrée.
A & B : Orifices de sortie pour connecter vérin ou moteur hydraulique.
T : Sortie (retour au réservoir).

Les 6 orifices sont internes au distributeur. Le distributeur est dit progressif ou proportionnel car le tiroir (rep 5) se déplace progressivement en fonction de la consigne (manuelle, électrique ou hydraulique).

Phase de repos (stand-by) du distributeur proportionnel 6/3

Les fourches sont posées au sol, la pompe hydraulique (rep 2) entraînée par le moteur thermique (rep1) débite 30l/min. Le distributeur est au repos et toute l’huile issue de la pompe retourne au réservoir par le centre à suivre du distributeur (la flèche verte de la case centrale du distributeur) et le filtre retour (rep 10) Pendant cette phase, la pompe ne force pas et nous constatons uniquement les pertes de charge sur le manomètre M1.

Perte de charge : Frottement de l’huile dans la tuyauterie.

Centre à suivre : Dans le cas ou plusieurs tranches de distributeur sont représentées, la flèche de la case centrale se prolonge et passe par tous les centres des distributeurs.

Lors du réglage ou du diagnostic d’un circuit hydraulique, l’utilisation d’un manomètre permet de contrôler précisément les pressions du système.

Phase de sortie de tige progressive du vérin hydraulique

Lorsque le levier (rep 8) du distributeur est actionné progressivement (petite consigne), le tiroir se déplace légèrement et découvre le passage de l’huile de P vers A et B vers T tout en étranglant légèrement le passage du centre à suivre. A cet instant, l’huile qui retourne au réservoir par le centre à suivre force. La pression monte en sortie de pompe (par exemple 25 bars constatés en M1). Cette pression ne permet pas de contrer l’effort du vérin qui est chargé à 100 bars (pression nécessaire créée par la charge pour déplacer le vérin). Toute l’huile issue de la pompe retourne au réservoir par le centre à suivre du distributeur et le vérin ne se déplace pas. L’opérateur doit tirer plus fort sur son levier pour créer une pression suffisante et contrer l’effort du vérin. Ce phénomène procure une sensation de l’effort à l’opérateur.

Augmentation de la consigne et mise en mouvement du vérin

L’opérateur augmente la consigne de commande du distributeur, le centre à suivre s’étrangle un peu plus et augmente la pression en sortie de pompe à 100 bars. Une partie de l’huile (2 l/min) est orientée vers le vérin ce qui permet de soulever la charge. Le reste du débit de la pompe retourne au réservoir par le centre à suivre (28 l/min).

Lorsque le vérin se déplace, le débit de retour de la chambre annulaire (petite chambre) retourne au réservoir en passant par le centre du distributeur (1l/min) qui s’additionne au 28 l/min passant par le centre à suivre.

Le débit de retour du vérin est différent du débit d’entrée à cause du rapport de section du vérin. (R=2).

Rapport de section : Rapport entre la surface du piston et la surface annulaire (piston - la tige).

À noter : Pendant le mouvement du vérin, si l’opérateur augmente la consigne du distributeur, il change les valeurs de débit passant par le centre à suivre et le vérin accélère.

Augmentation de la charge à consigne constante

L’opérateur conserve sa consigne, les fourches rencontrent un effort supplémentaire. Le total de la charge s’élève maintenant à 200 bars. On observe que le vérin ralentit voire s’arrête car la pression nécessaire pour vaincre l’effort du vérin doit s’élever à 200 bars augmentant la ?p aux bornes du centre à suivre. A partir de 120 bars (pression arbitraire) tout le débit de la pompe retourne au réservoir par le centre à suivre.

∆P : Différence de pression aux bornes d’un composant.

D’après le théorème de Bernoulli , si la ∆P augmente aux bornes de l’étranglement du centre à suivre, le débit passant par celui-ci augmente et par conséquent moins d’huile est orientée vers le vérin.

L’opérateur observe un ralentissement ou un arrêt du vérin, il doit augmenter sa consigne pour conserver sa vitesse ce qui lui procure un ressenti de l’effort (ressenti de l’effort qui est uniquement visuel + modification de la commande).

Reprise de charge du vérin hydraulique

L’opérateur a relâché la consigne du distributeur. L’huile issue de la pompe retourne au réservoir par le centre à suivre (phase stand-by).

La charge de 200 bars est suspendue sur les fourches. Le centre du distributeur est fermé.

Le distributeur 6/3 est un distributeur à tiroir. Comme tous les distributeurs à tiroir il n’est pas étanche. Une dérive lente du vérin est possible, il n’est pas maintenu en position.

On constate 200 bars créés par la charge sur la branche A du distributeur (M2).

Lorsque l’opérateur actionne progressivement le levier du distributeur, le tiroir se déplace en flèche droite et découvre la liaison P vers A et B vers T. La consigne crée une pression de 25 bars en sortie qui n’est pas suffisante pour soulever la charge. La pression de 200 bars créée par la charge vient se loger derrière le clapet antidérive (rep 4). Ce clapet comme son nom l’indique empêche le vérin de redescendre lorsque la consigne donnée par l’opérateur est insuffisante pour reprendre la charge. Sans ce clapet, l’huile du vérin retourne au réservoir par le centre à suivre et le vérin descend.

Vérin en butée : montée en pression et rôle du limiteur

Lorsque le vérin arrive en butée mécanique, l’huile se cumule dans le circuit et provoque une montée en pression qui sera limitée par le limiteur de pression (rep 3). Il est placé sur la plaque d’entrée du distributeur et protège la pompe hydraulique.

En conclusion : Le distributeur 6/3 est un distributeur proportionnel bon marché, il est fiable et peu sensible à la pollution hydraulique. Il permet de gérer les efforts des récepteurs. Le ressenti de l’effort par l’opérateur peut être un atout.

En revanche la vitesse des récepteurs reste aléatoire si les charges changent, l’opérateur doit en permanence corriger sa consigne pour garder une vitesse constante.