CA2180033A1

CA2180033A1 - Mechanical control power transmission device

Info

Publication number: CA2180033A1
Application number: CA 2180033
Authority: CA
Inventors: Jacques Dore
Original assignee: Individual
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1994-10-27
Filing date: 1995-10-27
Publication date: 1996-05-09
Also published as: FR2726333A1; EP0737275A1; FR2726333B1; AU3848295A; WO1996013670A1

Abstract

A mechanical control power transmission device including a driver stage (25) consisting of a low-capacity hydraulic linear slide valve (1) with two outlets connected via ducts (41, 42) to two chambers (39, 40) at the ends of a high-capacity valve (24a) which is in turn connected to a means to be controlled. The position of the valve (24a) is controlled by means of a sensor (30) for sensing the position of the valve slide (26). Said device may be used in industrial plants.

Description

2 ~ 80033 W096/13670 r~ Jlr _ :J~1424 DISPOSITIF DE TRANSMISSION D'ENE~GIE DE COMMANDE MECA~IOUE
L'invenlion a pour objet un dispositif de t~ o~ d'énergie de comrnqn~P
m~niqll~, nol~mm~Pn~ du type COII~ tlldlll une servo-valve ~leclro-hydraulique destinée à ~",."~n~1~, un élément tel que, par exemple, un vérin hydraulique à
double effet.
s La figure 1 cijoiDte illustre une servo-valve électro-hydraulique comprenant P~CP.~tj~P~lpmpnt un ~ hydraulique 1 à tiroir ]inéaire crlmm:~n~lP par un moteur électrique rotatif (non ~ "t~) dont l'axe 2 entraîne un levier 3 dans unmouvement oscillant d'amplitude limitée autour de l'axe 2, comme cela est 10 indi4ué par la flèche F. Une rotule 4, fixée à l'extrémité du levier 3 opposée à
l'axe 2, entraîne une chape 5 liée au tiroir 6 du ~ t~ hydraulique 1. Un dispositif de recopie de position (non représenté), lié au moteur électrique, permet le pilotage de la servo-valve.
15 Dans le cas d'une servo-valve à quatre voies, comme celle représentée à la figure 1, le fluide hydraulique sous haute pression arrive par l'orifice 7 et le retour au réservoir s'effectue par les orifices 8a el 8b. Les orifices 9a et 9b sont en communication avec l'organe à c~ .,der, par exemple les deux chambres d'un vérin hydraulique à double effet (DOn .~.~sc.,t~).
Un module électronique pilote le moteur électrique eD foDction d'un signal de consigne correspondant, par exemple, à une position donnée du vérin. Ce module agit sur la servo-valve de manière à annuler l'écart entre ~e signal de consigne et le signal fourDi par un capteur donnant la position réelle du vénn.
Les sections de passage du fluide hydraulique dans le distributeur 1 doivent être adaptées au débit maximal nécessaire.
Si l'on désire ~llPmPntPr le débit, il faut IlllpmPn1Pr les sections de passage du 30 flu;de, ce qui entraîne l'accroissement du diamètre du tiroir 6, ainsi que de sa course, car le diamètre des différents orifices est lui ~ussi augmenté.
Il en résulte d'abord un a~ ,ia~ des efforts nécessaires pour déplacer le tirojr, par suite de son inertie et des forces et frottements agissant sur lui. Il en 35 résulle également une au~mentation importante de la puissance, et donc de la taille, du moteur électrique assurant son déplacemenl: les circuits éleclroniques de FEUILLE DE REMPLACEMENT ~REGLE 26) WO96/13670 ;~1 80a33 PCI/FR95/01~
puissanc~ Comm~n~anl Ic moleur éleclriquc ~cvicnnent alor.~ Ircs dclR:~Is ~1 Irès onéreux à rcaliscr.
Pour résoudre ce problème, on a proposé des scr~o-valves t dcux e~lg~s: un élageS pilolc génèrc deux pressions de ~u;dc hydraulique qui sonl envoyées respcc~ivemenl aux deux extrémités d'un liroir hydraulique, appelé "liroir de puissance", lui-même en équilibre enlre deux ressorts. L'écarl ~tes presslons générées par l'étage pilote détermine donc la position de ce liroir hydraulique et, partam, celle de l'organe hydraulique a ~mm:lnrlPr.
('PrPn~l~nl, le tiroir de puissance esl soumis à des Eorces parasiles tel~es que les frottements, ie collage hydraulique ou des forces d'inertie, ce qui nuit à la précision de l~as~elv;~
La figure 2 illustre un étage pilote de type connu pour ce genre d'application, dit "à buse pa~ette".
Une conduite 10 munie d'un él~ cl~ t 11 débouche dans une conduite 12 dont une extrémité 13 est en forme de buse et dont ~'autre extrémité débouche darls une chambre 14 à l'intérieur de laquelle se déplace un piston 15. Une palette 16 estfixée à ~'une 17 de ses extrémités landis que son extrémilé libre 18 se trouve àproximité immédiate de ~'orjfice de la buse 13. Url ressort 19 pousse la palette en direction de la buse 13 tandis qu'un électro-aimant, dont ~a bobine 20 se trouve en regard d'urle masse méta~ique 21 so~idaire de ~a palette, sollicite cette dernière en sens inverse: la force agissant sur ~a pa~ette 16 est donc ~iPlPrmin~P par ~'aclion conjuguée du ressort 19 et de l'électro-almant.
Enfin, ~es mouvements de la palette sont amortis p~r un piston 22, qui en es solidaire e~ se déplace à l'intérieur d'un cylindre 23: en effel, comme on ~e verra ci-dessous~ du ~iquide sort en permanence de ~a buse 13, de sorte que la palette 16 se trouve dans une chambrc remplie de liquide.
Lc disp~silif de la fi~ure 2 ~onctionne dc la manière suivantc:
Du liquide sous pression arrive dans la conduite 10, passe à travers l'étran~le-mcnt 11 ct p~rvient dans la conduile 12. Le jet de li4uide sous pression sortant dc FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26) wo 96/13670 2 1 ~ 3 :~ PCT/FR9S/0142~ -1~ huse IJ :~gil cur la paicllc 1~ c~ l'ccar~e plu.~ (1U moins el1 ~onc~ion dc l'cffor~
agiSSan~ sur ccllc-ci. La di~ance cn~rc l'cx~r~ dc 1~ p~lc~c c~ ririce de la busc 13 détermine la pression du liquidc dans la conduitc l~ et donc dans la ch~mbrc 14. cc qui déterminc la forcc exercéc .iur Ic pis~on 15. Comnne du liuuide sort en permanence de la buse 13, c~llc-ci débouche dans une chambrc fermée afin de pouvoir récupérer et recycler le liquide.
Au lieu d'agir sur un piston tel que celui représenté ~ la figure Z, le liquide peut agir sur une extrémité d'un tiroir hydraulique, un système semblable agissant sur 10 ~'autre extrémité du tiroir La position de ce dernier est déterminée par les pressions envoyées respectivement à chacune de ses extrémités, donc en fonction du courant envoyé aux bobines des électro-aiman~s.
Si ies dispositifs à buse-palette permettent d'obtenir un asscrvissemeDt à fréquence 15 élevée, ils présentent cependant un certain nombre d'inconvénients. Tout d'abord, 1a fréquence de réponse diminue fortement avec le débit. De plus, le fait que leliquide sorte en permanence par la buse 13 entraîne une ~:~,us~ (ion importante de celui-ci et nécessite uDe filtration,très poussée.pour éviter l'obturation de la buse. Enfin, si de tels dispositifs sont utilisés l,UUl~lllllleU~ dans les installations 2~) industrielles et en aéronautique, ils sont d~un coût élevé et nrc~ccit~nt beaucoup de soin pour leur miSe en place.
L'inven~ion a pour bu~ d'éliminer ces inconvénients en proposant un dispositif de transmission d'énergie de commande mécanique utilisant une servo-valve qui 25 permette un grand déhit tout en restant simple et peu coûteux.
Plus précisement, I'invention a pour objet un dispositif de transmission d'énergie de ~ mm:~nde mécanique à un organe donné, ~ o,l,l"t~ l-t un étage de puissance ~ mm~ln~ par un étage pilote ainsi que des moyens de régulation, caractérisc en 30 ce que l'étage de puissance esl piloté en position.
t, SeJon d'autres caractéristiqucs de cc dispositif:
.

- I'étage pilote et/ou l'ctage dc puissancc comprend un distributeur I~ydr~ulique à tiroir linéaire;
FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26) 2~ 80~33 WO96113670 ~ /r.__'014l--- I'éla c piiolc ct~mprcnd un distri~u~eur hy irauli~uc à lai~ iéhil ou prcmier di5lrjl~ulcur cl l'elage dc puissancc un dis~ribut~ur ~Iydrauli iue à grand débiou deuxième dislributeur;
- le premier distrihuteur est un distributeur à quatrc voics dont les deux orifices d'utilisation sont reliés respectivement à deux chambres prévues aux extrémités du deuxième distributeur permettant ainsi de faire varier le volume de fluide hydraulique contenu dans ces chambres;
- le deuxième distributeur comprend un capteur de position indiquant la position de son tiroir;
- ledit capteur de positiorl comprend une tige solidaire du tiroir du dcuxième distributcur et colinéaire à celui-ci et pénétrant dans un dispositif de mesure de position;
- le dispositif de mesure de position comprend un curseur frottant sur la piste d'un potentiomètre ou un capteur m1lgTFtiqlP utilisant le principe d'un tlau~ru.l.laleur linéaire à réluctance variable;
- le premier et/ou le deuxième distributeur comprend des moyens de rappel de son tiroir dans une position prédéterminée;
- lesdits moyens de rappel colllt,l~ lcut au moins un ressort agissant sur une extrémité du tiroir;
- le tiroir du premier distributeur est actionné par un moleur tel qu'un moteur électrique rotatif;
- les moyens de rFgulation cGIll~lclll~clll un capteur d'état fournissant un signal représentatif de l'état dc l'organc à commandcr;
un premier correc~eur de si~nal pour mettrc ce signal sous une rormc compatible;
FEU~LLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26) WO96113670 2 1 8 û033 r~llr~- -l424 dc.i mc~ el.~ ~u'u~ premier COmp3r;llL~Ur pl)llt c31culer l'-~rr~ur enlre le si~n~ comm3ndL ~ cc si<~n31 Ir~n.~ rm-:
dcs m(~vcns pour d~erminer ~c dcpl3cemenl nécc553irc du liroir dc I'éta~e dc puiss3ncc pour annuler celtc erreur; el des moyens pour délerminer le déplaccmcnl nécessaire du tiroir de l'étage pilo~c pour provoqucr le déplacemcnt du tiroir dc l'étage de puissance;
- les moyens pour délermincr le déplaecmen~ nécessaire du tiroir de l'étage de puissancc L~ )IL'UII~
Ie capteur précité de position de ce tiroir;
un correcteur pour mettre le signal donné par ce capteur sous une forme compatible; et des moyens tels qu'un deuxième comparateur pour calculer l'erreur entre ce signal corrigé et celui fourni par le premier comparateur;
- les moyens pour délerminer le déplaceme3t nécessaire du tiroir de l'étage pilote c~ c.,l:
un capteur de posilion fournissant un signal représentatif de la position de ce tiroir;
un correcleur pour mctlrc ce signal sous une forme compatible; et des moyens tels qu'un troisièmc comparateur pour calculer l'erreur entre ce signal corrigé et le signal fourni par le deuxièmc comparateur;
- un amplificateur esl associc à l'un 3u moins dcsdils comparateurs afin d'amplifier le si~nal donné p3r cc comparateur;
FEUILLE DE REMPLA~EMENT (REGLE 26) Wo 96/13670 l ~,I/r~ c ~i .
- Icdil cap~cur dc position est un caplcur de la posilion du ~iroir dc l'élat!e pilot~;
- le liroir de l'étag~e pilote étanl actionné par un moleUr rotatif qui lui es mécaniqucmcnt lié, ledi~ capteur de posi~ion est un capleur dc la position du moteur.
L'expression "mettre sous une forme compatible~ utilisée ici sigrlifie que l'on met les signaux sous urle forme permetfaDt de les comparer et de déterminer des déplacements à partir de cette fr-mr~r~i~r.n alors que les sigDaux délivrés directement par les capteurs sont de natures différeDtes.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnéc uniquemcnt à titrc d~exemple, en réference aux dessins annexés dans lesquels:
- la figure I est une vue s~hf m:l~iq~le en coupe d~UD dispositif connu de traDsmission d'énergie de commande n,f-~niT., W~ dl~l une servo-valve à tiroir linéaire;
- la hgure 2 est une vue sc~ématique illustrant un étage pilote du type à buse-palette;
- la figure 3 est une vue schématique en coupe d'un dispositif selon 2'i l'invention; et - la figure 4 est un schéma bloc illustraDt ~es moyens de régulation dudispositif objet de I 'invcntion.
30 Si l'on se reporte à la ~Igure 3, on vojt que le dispositif de l'invention se compose d'un étage de puissance, portant la réfcrence générale 24, constitué d'un distributeur hydraulique ~4a à tiroir linéaire à grand débit, donc de forte section de tiroir, et d'un étage pilote, portant la référence générale 25, p~Pn~ mrn~
constitué d'un distributeur hydraulique à tiroir linéaire à faible débit, donc de 35 petites dimensions.
FEUILLE DE REMPLACEMENT ~REGLE 26 WO96113670 2 1 8 ~ ~) 3 3 I ~ l/rl~7S jl424 On entend par distributcur à oral~d déhil ul~ di~lril~ulcur dollt le liroir a undiam~tre supcrieur à 10 mm. A tilrc d'eYcmple. on u~ sc courammcnt dans les ins~allations industnelles des distributeuts dont Ic liroir a un diamèlre de 30 mm et les orifices un diamclre de lS mm. ce ~ i p-rmcl d'ol~l~nir un débil d'environ 1500 litres par minute sous une pression de 160 bars. On notcra loutefois que, si ces débi~s sonf très importants, ils ne passcnl que pendnnl des durées Irès faibles, de l'ordre d'une fraction de seconde.
Dans le mode de réalisation préféré7 le distributeur de I 'étage pilote 25 est commandé par un moteur électrique rotatif el il est identique à celui de la figure 1.
L'étage de puissance 24 comporte un tiroir hydraulique 26 coulissant dans une chemise 27 elle-meme située à l'intérieur d'un corps 28 Des bouchons 29 assurent l'étanchéité aux deux extrémités du corps 28. Un capteur de position 30, monté sur l'un des bouchons 29, permet de connaltre à tout instant la position du tirojr 26. Ce capteur peut être par exemple constitué d'une tige 31 solidaire dutiroir 26 et colinéaire à celui-ci et pénétrant à l'iDtérieur d'un dispositif de mesure de position 31a, qui peut se trouver à i'extérieur du distributeur Z4a. Ce dispositif peut par exemple être constitué d'un curseur solidaire de la tige et frottant sur la piste d'un potentiomètre ou d'un capteur magnétique utilisant le principe d'un u:,ro~ teur linéaire à réluctance variable. De lels dispositifs sont con~us en soi et n'ont pas à être détaillés ici.
Eventuellement, on peut prévoir deux ressortS 32a, 3Zb en appui d'une part sur Z~ les extrémités du tiroir 26 et d'autre part sur les bouchons 29 pour rappeler le tiroir dans une position de repos prédéterminée lorsqu'aucune commande rl'est exercée par l'étage pilote 25. On l~ llldlL~U~ld q~e le ressort 32b s'appuie sur une rondelle 33 en contact avec l'un des bouchons 29 et à iravers laquelle passe la tige 31 du capteur 30. Dans le cas où ce dernicr ne doit pas être immergé, comme sur 30 la figure 3, on pourra prévoir une ctanchéité à ce niveau, pour cviter toute ruite de liquidc de la chamhre 4().
On notera encore ici que le distributeur l de l'élage pilole 25 pcul lui aussi être équipé d~un ressnrt d~ rappel 34 agissanl sur l'extrémilé du liroir 6 oFposée à la 35 chape S (figure r). Dans Ic modc dc réalisali~n rcprésenlé, 1~ ressort 34 esl monlé
Sur unc tige 35 soliddire du liroir et s'appuic d~une part sur le bouchon 36 rermant FEUILLE DE REMPLACEMENT(RE6LE 26~

2 1 80~33 WO 96/13670 PCTA~R95101 ~; .
le dislribuleur dc cc ~.:~^)tC et, d'autre part, sur une ron(leile 37 en ~onlaCl avcc le ~iroir à la base de la ti_e 35. Evenluellemcn~, on pcut pr~voir dans le i~ouchon 36 un ~rou horgne 38 pour recevoir la tige 3~.
Si l'on se rcporte à nouveau a la figure 3, on voit que les chambres 39 cl 407 si~uéeS aux eXtrémilés du corps 28, sonl reliées respectivement aux sorties d'utilisation 9a et 9b du dictrihlltfllr 1 par des coDdui~es 41 et 42. hinsi, l'éîage pilote peut envoyer du fluide dans les chambres 39,40 ou en retirer et donc déplacer le tiroir ~6. L~étage de puissance 24 re,coit ~a haute pression hydraulique I0 par l'orihce 43 et communique avec le réservoir sans pression par les orifices 44a et 44h :andis que les orifices 45a et 45h communiquent avec l'organe à
commander.
On va mllin~fn~n~ décrire la régulation du dispositif objet de l'invention en 15 référence au schéma synopt;que de la figure 4 où l'on retrouve l'étage pilote 25, ConStituê essenliellement du distributeur 1 rnmm~ndP par le moteur électrique 46et d'un capteur de position 47 du moteur 46, ainsi que l'étage de puissance 24 constjtué f ccf ~ti~ llPmf nt du ~ ul. ul hydraulique 24a et du capteur de position 30 qui lui est mécaniquement lié
2~1 On a egalement représenté sur la figure 4 I'organe à .,.. ~.l.tfl7 qui est ici un actionneur hydraulique 48 auquel est associe un capteur 49 de recopie de sont état:
par exemple, si l'actionneur 48 est un vérin hydraulique, le capteur 49 pourra étre un capteur dc position si le vérin est commandé en position, un capteur d'effort si 25 le vérjn esl cullllllal~dc en effort7 un capteur de pression si le vérin est r~mm~3nrtf en pression, ou un capteur de debit si le vérin esl r~lmm~nrtf' en débit7 ou bien encore etre remplacé par un signal résultant d~un calcul prenant en comple des valeurs issues de différenls capteurs.
30 La commarlde de l'actionneur 48 avec le dispositif objet de l'invention se faii de manière suivante:
Lc captcur 49 donne un signal représentatif de I~étal reel dc l'aclionneur. Ce signal esl envoyé à un correc~cur de signal 49a qui le me( sous une forme 35 compatihle, c~est-à-dire, comme expliqué plus haul, sous une forme 4ui le rendc exploital)le par lcs moyens dc calcul de l'installation, notamment pour le comparer FEUILLE DE REMPLACEM ENT IREGLE 26) WO 96/13670 2 i 8 0 ~ 3 3 ~ r~ 1424 à d'aulres slgnaux. Cc signal corrig~ 50 est env~ ~c à un ~rcmicr comparalcur Slqui calcule la diffcrcnce ou errcur entre le si- nal dc commandc 57 C~ le signal 50.
Ce signal d'erreur esl amplirié par un ampliricaleur 53 et envoyé au comparaleur- 54 qui reçoi( par ailleurs un signal 55 donné par 1~ capleur 30 à tra~ers un S correcteur de signal 30a el représenlalir de la posilion du liroir du dislribu-leur 24a. Le comparateur 54 caicule l'écart entre le signal d'erreur reçu de I'amplificateur ~3 et ~e signal 55, ce qui permel de déterminer le déplacement nécessaire du tiroir du distributeur 24a pour annuler I 'erreur sur I 'état de l'actionneur 48 car la relation entre la position du tiroir du distributeur 24a et 10 I'état de l'actionneur est connue ou rlPtprminpe par des essais préalables Le signal d'erreur donné par lc comparatcur 54, après avoir été amplifié par ~lamplificateur 56, est envoyé à ur~ comparateur 57 qui calcule la différence avec un signal 58 donné, à travers lc correcteur 47a, par lc capleur 47 de position du 15 tiroir de l'étage pilote.
On nolera ici que le capteur 47 peut etre un capteur de la position du moteur puisque le tiroir lui est mécaniquement~lié.
2Q Après amplification par l'amplificateur S9, le signal correspondant est envoyé au moteur électrique 46 pour faire tourner celui-ci et déplacer le tiroir du distrjbuteur I de la quantité voulue en effet, de même que prérprl~rnmen~ les relations entre ~es déplaoements du tiroir du distribuleur 24a et ceux du liroir du distribuleur 1 d'une part, les déplacements du tiroir du distributeur I et ceux du 25 moteur 46 d'autre part, sont connues On comprend donc que, par boucles successives, on pcut amener cl ma;ntenir l'actionneur 48 à l'état correspondanl à celui du signal de c~rnm~ln~e 52.
30 Le disposilir de l'invenlion prcscnte dcs avanlaBcs particulièremenl inléressantS
dus csscntiellemen~ au rail quc l'CIagc dc puissancc csl commandé cn posilion.
Toul d'al~ord il n'y a pas d'aulrc .~"~s~,l",.,alion dc iluide hydrauliqllc quc cclle néccssairc au dcplacement du tiroir du di.stri~ule~r 24a, et il n'y a donc pas dc 35 consommation hydrauliq~lc parasile.
FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26) 2~ ~0~3~
WO 96/13670 ~ r~ ~
In De plus, le pilola~e cn pOSilion perme~ dc s'a~ranchir de tous h:s ~ort.s parasi(cs agissanl sur le tir~ir cl d'avoir un asscrvissemenl prccis car la po.silion du liroir esl le parametre direclement utile. Dans les servo-valves c~assiques où le ~iroir de l 'élage de puissance esl commandé en pression, sa position ne peul ètre 5 déterminee de façon précise car clle est la résullanle des différents effons a~issant Sur lui: forces engendrées par les pressions sur les extrémitéS du tiroir, ressorts de rappel, mais aussi forces de frotlement e~ forces parasites diverses.
Par ai]leurs, les déplacements du liroir 26 du distributeur 24a peuvent etre, si10 nécessaire, très rapldes car ceux du tiroir 6 du distributeur I de l'étage pilote peuvent l'être aussi, ce qui permet d~envoyer mom~nt~nf m~-n~ une pression très élevée dans l'une ou l'autre des chambres 39 et 40 D'autre pan, en . l.~ ic~,..l~ j..,l;~ ;e~cl ,,. .,~ la géométrie des distributeurs, on peut 15 obtenir une zone morte importante en position centlale des tiroirs, ce qui élimine tout risque de fuite en position de repos.
Enfin, comme il D'y a pas de systeme délicat te~ qn'un système à "buse-pa~ette",la fabrication d'un tel dispositif est aisée et il n'est pas nécessaire de prévoir une 20 filtration poussée du f~nide hydraulique de l'installation.
Enfin, il est bien entendu que I 'invention ne se limite pas au seul mode de réalisation décrit et représenté, mais qu'elle en couvre au contraire toutes lesvariantes .

FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26) 2 ~ 80033 W096 / 13670 r ~ Jlr _: J ~ 1424 ENE TRANSMISSION DEVICE ~ MECA ~ IOUE CONTROL
The object of the invention is a device for t ~ o ~ energy of comrnqn ~ P
m ~ niqll ~, nol ~ mm ~ Pn ~ of the COII type ~ tlldlll a servo-valve ~ leclro-hydraulics intended for ~ ",." ~ n ~ 1 ~, an element such as, for example, a hydraulic cylinder double effect.
s Figure 1 cijoiDte illustrates an electro-hydraulic servo valve comprising P ~ CP. ~ Tj ~ P ~ lpmpnt a ~ hydraulic 1 with drawer] crlmm inéaire: ~ n ~ lP by a rotary electric motor (not ~ "t ~) whose axis 2 drives a lever 3 in an oscillating movement of limited amplitude around axis 2, as is 10 indicated by the arrow F. A ball joint 4, fixed at the end of the lever 3 opposite to axis 2, causes a yoke 5 linked to the drawer 6 of the hydraulic t ~ 1. A
position feedback device (not shown), linked to the electric motor, allows piloting the servo valve.
15 In the case of a four-way servo valve, like the one shown in the figure 1, the hydraulic fluid under high pressure arrives through the orifice 7 and the return to the tank takes place through the openings 8a and 8b. The holes 9a and 9b are in communication with the organ in c ~., der, for example the two chambers of a double-acting hydraulic cylinder (DOn. ~. ~ sc., t ~).
An electronic module controls the eD electric motor providing a signal setpoint corresponding, for example, to a given position of the jack. This module acts on the servo-valve so as to cancel the difference between ~ e setpoint signal and the signal supplied by a sensor giving the actual position of the signal.
The hydraulic fluid passage sections in the distributor 1 must be adapted to the maximum flow required.
If you want ~ llPmPntPr flow, you need IlllpmPn1Pr the passage sections of 30 flu; de, which increases the diameter of the drawer 6, as well as its race, because the diameter of the different orifices is increased.
This first results in a ~, ia ~ of the efforts required to move the tirojr, due to its inertia and the forces and friction acting on it. It 35 also results in an important ~ ~ mentation of power, and therefore of size, of the electric motor ensuring its displacement: the electronic circuits of SUBSTITUTE SHEET ~ RULE 26) WO96 / 13670; ~ 1 80a33 PCI / FR95 / 01 ~
power ~ Comm ~ n ~ anl Ic electric motor ~ cvicnnent alor. ~ Ircs dclR: ~ Is ~ 1 Irès expensive to complete.
To resolve this problem, we have proposed scr ~ o-valves t dcux e ~ lg ~ s: un élageS pilolc generates two pressures of ~ u; dc hydraulics which are sent respcc ~ ivemenl at both ends of a hydraulic loir, called "liroir de power ", itself in balance between two springs. The scarlet generated by the pilot stage therefore determines the position of this hydraulic slider and, partam, that of the hydraulic member a ~ mm: lnrlPr.
('PrPn ~ l ~ nl, the power drawer is subject to parasitic Eorces such as ~ es friction, ie hydraulic bonding or inertial forces, which affects the accuracy of the ace ~ elv; ~
FIG. 2 illustrates a pilot stage of a type known for this kind of application, known as "with nozzle pa ~ ette".
A pipe 10 provided with an el ~ cl ~ t 11 leads into a pipe 12 of which one end 13 is in the form of a nozzle and which ~ 'other end opens out darls a chamber 14 inside which a piston 15 moves. A pallet 16 is fixed to ~ 'one 17 of its landis ends that its free extruded 18 is located in the immediate vicinity of ~' orjfice of nozzle 13. Url spring 19 pushes the palette in direction of the nozzle 13 while an electromagnet, including ~ a coil 20 is located urle gaze meta ~ ique mass 21 so ~ ideal of ~ a palette, requests the latter in opposite direction: the force acting on ~ a pa ~ ette 16 is therefore ~ iPlPrmin ~ P by ~ 'aclion conjugate of the spring 19 and the electro-almant.
Finally, the movements of the pallet are damped by a piston 22, which is interdependent e ~ moves inside a cylinder 23: in effel, as we ~ e will see below ~ the ~ liquid always leaves ~ a nozzle 13, so that the pallet 16 is in a chamber filled with liquid.
The disp ~ silif of fi ~ ure 2 ~ operates in the following manner:
Pressurized liquid arrives in line 10, passes through the screen ~ le-mcnt 11 ct p ~ comes into the condiment 12. The jet of pressurized li4uide leaving dc SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) wo 96/13670 2 1 ~ 3: ~ PCT / FR9S / 0142 ~ -1 ~ huse IJ: ~ gil cur la paicllc 1 ~ c ~ l'ccar ~ e plus. ~ (1U minus el1 ~ onc ~ ion dc l'cffor ~
agiSSan ~ on ccllc ci. La di ~ ance cn ~ rc l'cx ~ r ~ dc 1 ~ p ~ lc ~ cc ~ ririce de la busc 13 determines the pressure of the liquidc in the conduitc l ~ and therefore in the ch ~ mbrc 14. cc which determines the forcc exercéc .iur Ic pis ~ on 15. Comnne du liuuide permanently leaves the nozzle 13, c ~ llc it opens into a closed chamber in order to be able to recover and recycle the liquid.
Instead of acting on a piston such as that shown in Figure Z, the liquid can act on one end of a hydraulic slide, a similar system acting on 10 ~ 'other end of the drawer The position of the latter is determined by the pressures sent respectively to each of its ends, so depending of the current sent to the electromagnet coils ~ s.
If the vane-nozzle devices allow a frequency assecvissemeDt 15 high, however, they have a number of drawbacks. First of all, 1a frequency of response decreases sharply with flow. In addition, the fact that the liquid leaves permanently through the nozzle 13 causes a ~: ~, us ~ (important ion of it and requires very high filtration. to avoid plugging the nozzle. Finally, if such devices are used, UUl ~ lllllleU ~ in installations 2 ~) industrial and aeronautical, they are of a high cost and nrc ~ ccit ~ nt much care for their miSe in place.
The inv ~ ion has drunk ~ to eliminate these drawbacks by proposing a device for mechanical control energy transmission using a servo valve which 25 allows a large dehit while remaining simple and inexpensive.
More specifically, the invention relates to an energy transmission device of ~ mm: ~ mechanical nde to a given organ, ~ o, l, l "t ~ lt a power stage ~ mm ~ ln ~ by a pilot stage as well as regulation means, characterized in 30 that the power stage is controlled in position.
t, According to other characteristics of this device:
.

- the pilot stage and / or the power stage includes a distributor I ~ ydr ~ ulique with linear drawer;
SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 2 ~ 80 ~ 33 WO96113670 ~ /r.__'014l--- I'éla c piiolc ct ~ mprcnd un distri ~ u ~ eur hy irauli ~ uc à lai ~ iéhil ou prcmier di5lrjl ~ ulcur cl the armature dc powerancc a dis ~ ribut ~ ur ~ Iydrauli iue à grand debiou second dislributor;
- the first distributor is a distributor with four channels, both of which use orifices are respectively connected to two chambers provided with ends of the second distributor thus allowing the volume to be varied hydraulic fluid contained in these chambers;
- the second distributor includes a position sensor indicating the position of its drawer;
- Said positiorl sensor comprises a rod integral with the drawer of the second distributcur and collinear to it and entering a device for measuring position;
- the position measuring device includes a cursor rubbing on the track a potentiometer or a m1lgTFtiqlP sensor using the principle of tlau ~ ru.l.laleur variable reluctance;
- The first and / or the second distributor comprises means for recalling its drawer in a predetermined position;
- Said colllt return means, l ~ lcut at least one spring acting on a end of drawer;
- the drawer of the first distributor is actuated by a dial wheel such as a motor electric rotary;
- the regulation means cGIll ~ lclll ~ clll a state sensor providing a signal representative of the state of the organ to ordercr;
a first signal corrector to put this signal under a rormc compatible;
REPLACEMENT LIGHT (RULE 26) WO96113670 2 1 8 û033 r ~ llr ~ - -l424 dc.i mc ~ el. ~ ~ u'u ~ premier COmp3r; llL ~ Ur pl) llt c31culer l'- ~ rr ~ ur enlre le si ~ n ~ comm3ndL ~ cc si <~ n31 Ir ~ n. ~ rm-:
dcs m (~ vcns to determine ~ c dcpl3cemenl nécc553irc du liroir dc I'a ~ e of power3ncc to cancel this error; el means to fix the necessary displacement of the drawer the pilo stage ~ c to cause the displacement of the drawer dc the stage of power;
- The means to delermincr the necessary displaecmen of the drawer of the floor of powerful L ~) IL'UII ~
Ie aforementioned position sensor of this drawer;
a corrector to put the signal given by this sensor in a form compatible; and means such as a second comparator to calculate the error between this corrected signal and that supplied by the first comparator;
- the means to fix the necessary displacement of the floor drawer driver c ~ c., l:
a position sensor providing a signal representative of the position from this drawer;
a corrector for mctlrc this signal in a compatible form; and means such as a third comparator for calculating the error between this corrected signal and the signal supplied by the second comparator;
- an esl amplifier associated with one or more of the comparators so amplify the si ~ nal given p3r cc comparator;
REPLACEMENT SHEET (RULE 26) Wo 96/13670 l ~, I / r ~ c ~ i.
- Icdil cap ~ cur dc position is a caplcur from the position of ~ iroir dc élat! E
pilot ~;
- the rag of the étag ~ e étanl pilot actuated by a rotary moleUr which is mechaniqucmcnt linked, ledi ~ posi ~ ion sensor is a capleur dc the position of engine.
The expression "put in a compatible form ~ used here means that we put the signals in urle form allow FaT to compare them and determine displacements from this fr-mr ~ r ~ i ~ rn while the sigDaux delivered directly by the sensors are of different natures.
The invention will be better understood on reading the description which follows, given only to example example, with reference to the accompanying drawings in which:
- Figure I is a view s ~ hf m: l ~ iq ~ the section of UD known device control energy transmission n, f- ~ niT., W ~ dl ~ l a servo valve linear drawer;
- the hgure 2 is a sc ~ ematic view illustrating a pilot stage of the nozzle type -palette;
- Figure 3 is a schematic sectional view of a device according to 2'i the invention; and - Figure 4 is a block diagram illustraDt ~ es means of regulation of the device object of the invcntion.
30 If we refer to the ~ Igure 3, we see that the device of the invention consists a power stage, bearing general reference 24, consisting of a hydraulic distributor ~ 4a with high flow linear slide, therefore of large section drawer, and a pilot stage, bearing the general reference 25, p ~ Pn ~ mrn ~
consisting of a hydraulic distributor with a low flow linear slide, therefore 35 small dimensions.
SUBSTITUTE SHEET ~ RULE 26 WO96113670 2 1 8 ~ ~) 3 3 I ~ l / rl ~ 7S jl424 The term “oral distributcur” means “dehil ul ~ di ~ lril ~ ulcur dollt” the liroir has undiam ~ tre 10 × 10 mm. By eYcmple. we u ~ sc courammcnt in industrial installations of distributeuts whose liroir has a diameter of 30 mm and the holes a diameter of lS mm. this ~ i p-rmcl ol ~ l ~ nir a stupid about 1500 liters per minute under a pressure of 160 bars. Note, however, that if these debits are very important, they only pass pendnnl for short durations, on the order of a fraction of a second.
In the preferred embodiment, the distributor of the pilot stage 25 is controlled by a rotary electric motor and it is identical to that of FIG. 1.
The power stage 24 comprises a hydraulic slide 26 sliding in a shirt 27 itself located inside a body 28 Plugs 29 seal at both ends of the body 28. A position sensor 30, mounted on one of the plugs 29, allows to know at any time the position of the tirojr 26. This sensor can for example consist of a rod 31 integral with the drawer 26 and collinear with it and penetrating inside a measuring device position 31a, which can be found outside the distributor Z4a. These measures may for example consist of a cursor secured to the rod and rubbing on the track of a potentiometer or a magnetic sensor using the principle of a u:, linear ro ~ tor with variable reluctance. Some devices are designed per se and do not have to be detailed here.
Optionally, two springs 32a, 3Zb can be provided to bear on the one hand on Z ~ the ends of the drawer 26 and on the other hand on the plugs 29 to recall the drawer in a predetermined rest position when no control is exerted by the pilot stage 25. We l ~ llldlL ~ U ~ ld q ~ e the spring 32b rests on a washer 33 in contact with one of the stoppers 29 and iravers which passes the rod 31 of the sensor 30. In the case where the latter must not be immersed, as in 30 in FIG. 3, provision may be made for a seal at this level, to prevent any leakage de liquidc de la chamhre 4 ().
It will also be noted here that the distributor l of the pilole 25 pcul equipped with a ~ 34 agissanl recall spring on the end of the 6 oReader 35 clevis S (figure r). In Ic modc dc realali ~ n rcprésenlé, 1 ~ spring 34 esl monlé
On a rod 35 soliddire of the reads and is supported on the one hand on the plug 36 rermant REPLACEMENT SHEET (RE6LE 26 ~

2 1 80 ~ 33 WO 96/13670 PCTA ~ R95101 ~; .
the dc cc ~ dislribulator: ~ ^) tC and, on the other hand, on a ron (leile 37 en ~ onlaCl avcc le ~ iroir at the base of the ti_e 35. Evenluellemcn ~, we pcut pr ~ see in the i ~ ouchon 36 a ~ rou horgne 38 to receive the rod 3 ~.
If we go back to Figure 3, we see that the rooms 39 cl 407 if ~ uéeS to eXtremiles of the body 28, sonl connected respectively to the outputs of use 9a and 9b of the dictrihlltfllr 1 by coDdui ~ es 41 and 42. hinsi, éîage pilot can send fluid to or from chambers 39.40 and therefore move the drawer ~ 6. The power stage 24 re, cost at high hydraulic pressure I0 through port 43 and communicates with the pressureless tank through ports 44a and 44h: andis that the orifices 45a and 45h communicate with the organ at order.
We will mllin ~ fn ~ n ~ describe the regulation of the device object of the invention in 15 reference to the synoptic diagram; that of FIG. 4 where we find the pilot stage 25, Constituê essenliellement of the distributor 1 rnmm ~ ndP by the electric motor 46 and a position sensor 47 of the motor 46, as well as the power stage 24 constjtué f ccf ~ ti ~ llPmf nt du ~ ul. hydraulic ul 24a and sensor position 30 which is mechanically linked to it 2 ~ 1 Also shown in Figure 4 the organ to., .. ~ .l.tfl7 which is here a hydraulic actuator 48 with which a feedback sensor 49 is associated with its state:
for example, if the actuator 48 is a hydraulic cylinder, the sensor 49 may be a position sensor if the cylinder is controlled in position, a force sensor if 25 verjn esl cullllllal ~ dc in effort7 a pressure sensor if the cylinder is r ~ mm ~ 3nrtf pressure, or a flow sensor if the cylinder is r ~ lmm ~ nrtf 'in flow7 or still be replaced by a signal resulting from a calculation taking into account values from different sensors.
30 The control of the actuator 48 with the device which is the subject of the invention is made of as follows:
Lc captcur 49 gives a signal representative of the real caliber of the actuator. This signal esl sent to a signal corrector ~ 49a which me (in a form 35 compatihle, that is to say, as explained more haul, in a form 4ui rendc by the means of calculation of the installation, in particular to compare it REPLACEMENT SHEET ENT IREGLE 26) WO 96/13670 2 i 8 0 ~ 3 3 ~ r ~ 1424 to other slgnaux. This corrected signal ~ 50 is approx ~ ~ c at a ~ rcmicr comparalcur Slqui which calculates the diffcrcnce or errcur between the signal dc commandc 57 C ~ signal 50.
This error signal is amplified by an amplifier 53 and sent to the comparator 54 which receives (moreover a signal 55 given by 1 ~ capleur 30 through tra ~ ers a S signal corrector 30a and represenlalir from the position of the liroir du dislribu-their 24a. Comparator 54 signals the difference between the error signal received from The amplifier ~ 3 and ~ e signal 55, which makes it possible to determine the displacement necessary from the dispenser drawer 24a to cancel the error on the status of actuator 48 because the relationship between the position of the valve spool 24a and 10 the state of the actuator is known or rlPtprminpe by preliminary tests The error signal given by lc comparatcur 54, after being amplified by ~ amplifier 56, is sent to ur ~ comparator 57 which calculates the difference with a signal 58 given, through the corrector 47a, by the sensor 47 for position of the 15 pilot stage drawer.
It will be noted here that the sensor 47 can be a sensor of the position of the motor.
since the drawer is mechanically linked to it.
2Q After amplification by amplifier S9, the corresponding signal is sent to electric motor 46 to rotate it and move the drawer distrjbutor I of the desired amount indeed, as well as prérprl ~ rnmen ~ les relations between ~ es displaements of the dispenser drawer 24a and those of the reader's distributor 1 on the one hand, the movements of the distributor drawer I and those of the 25 motor 46 on the other hand, are known We therefore understand that, by successive loops, we can bring and maintain;
the actuator 48 in the state corresponding to that of the signal of c ~ rnm ~ ln ~ e 52.
30 The availability of early invention of particularly uninviting advancements due csscntiellemen ~ to the rail quc the ICagc dc powerancc csl ordered cn posilion.
Toul d'Al ~ ord there is no aulrc. ~ "~ S ~, l",., Alion dc iluide hydrauliqllc quc cclle néccssairc the displacement of the drawer of the di.stri ~ ule ~ r 24a, and there is therefore no dc 35 hydraulic consumption ~ parasitic lc.
SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 2 ~ ~ 0 ~ 3 ~
WO 96/13670 ~ r ~ ~
In In addition, the pilola ~ e cn pOSilion perme ~ dc ~ to be cut off from all h: s ~ ort.s parasi (cs agissanl on the shot ~ ir cl to have a precise asscrvissemenl because the po.silion of the liroir is the directly useful parameter. In c ~ assical servo valves where the ~ iroir of the power range is controlled by pressure, its position can not be 5 determined precisely because it is the resullanle of the different effons a ~ issant On him: forces generated by the pressures on the ends of the drawer, springs of recall, but also friction forces e ~ various parasitic forces.
By ai] their, the displacements of the mirror 26 of the distributor 24a can be, if necessary, very steep because those of the drawer 6 of the distributor I of the pilot stage can also be, which allows to send mom ~ nt ~ nf m ~ -n ~ very pressure raised in either of rooms 39 and 40 On the other hand, in. l. ~ ic ~, .. l ~ j .., l; ~; e ~ cl ,,. ., ~ the geometry of the distributors, we can 15 obtain a large dead zone in the central position of the drawers, which eliminates any risk of leakage in the rest position.
Finally, as there is no delicate system te ~ qn'un system "nozzle-pa ~ ette", the manufacture of such a device is easy and it is not necessary to provide a 20 advanced filtration of the hydraulic f ~ nide of the installation.
Finally, it is understood that the invention is not limited to the sole mode of realization described and represented, but that on the contrary it covers all the variants.

SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)

Claims

11

1. Device for transmitting mechanical control energy to a member given (48), comprising a power stage (24) controlled by a driver stage (25) as well as regulation means, characterized in that the power stage ance (24) is piloted into position.

2. Device according to claim 1, characterized in that the pilot stage (25) and/or the power stage (24) comprises a hydraulic spool valve linear.

3. Device according to claim 2, characterized in that the pilot stage (25) comprises a low-flow hydraulic distributor or first distributor (1) and the power stage a high-flow hydraulic distributor or second distributor (24a).

4. Device according to claim 3, characterized in that the first distributor (1) is a four-way distributor whose two orifices of use (9a, 9b) are respectively connected to two chambers (39,40) provided at the ends of the second distributor (24a), thus making it possible to vary the volume of hydraulic fluid contained in these chambers.

5. Device according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the second distributor (24a) comprises a position sensor (30) indicating the position of its drawer (26).

6. Device according to claim 5, characterized in that said sensor of position (30) comprises a rod secured to the drawer (26) of the second distributor (24a) and collinear therewith and penetrating a metering device of position.

7. Device according to claim 6, characterized in that the measuring device position includes a slider rubbing on the track of a potentiometer or a magnetic sensor using the principle of a linear reluctance transformer variable.

8. Disposilif according to any one of claims 2 to 7, characterized in that the first and / or the second distributor comprises return means of its drawer in a predetermined position.

9. Device according to claim 8, characterized in that said return means comprise at least one spring (32a, 32b, 34) acting on one end of the drawer.

10. Device according to any one of claims 2 to 8, characterized in that that the spool (6) of the first distributor (1) is actuated by a motor such as a rotary electric motor.

11, Device according to any one of claims 2 to 10, characterized in that that the means of regulation include:
- a state sensor (49) providing a signal representative of the state of the organ to order (48);
- a first signal corrector (49a) to put this signal in a form compatible (50);
- means such as a first comparator (51) for calculating the error between the control signal (52) and this transformed signal (50);
- means for determining the necessary displacement of the drawer of the stage of power (24) to cancel this error; and - means for determining the necessary displacement of the drawer of the floor pilot (75) to cause the displacement of the drawer of the stage of power (24),

12. Device according to claim 11, characterized in that the means for determine the necessary displacement of the power stage spool (24) include:
- the aforementioned sensor (30) for the position of this drawer;

- a corrector (30a) to put the signal given by this sensor under a compatible form (55); and - means such as a second comparator (54) for calculating the error between this corrected signal (55) and that supplied by the first comparator (51);

13. Device according to claim 12, characterized in that the means for determining the required displacement of the pilot stage spool (25) include:
- a position sensor (47) providing a signal representative of the position of this drawer;
- a corrector (47a) to put this signal in a compatible form (58); and - means such as a third comparator (51) for calculating the error between this corrected signal (58) and the signal provided by the second comparator (54);

14. Device according to any one of claims 11 to 13, characterized in that that an amplifier (53,56,59) is associated with at least one of said comparisons tors (51,54,57) in order to amplify the signal given by this comparator.

15. Device according to claim 13, characterized in that said position sensor (47) is a position sensor of the pilot stage drawer.

16. Device according to claim 13, characterized in that the drawer of the stage pilot being actuated by a rotary motor (46) which is mechanically linked thereto, said position sensor is a motor position sensor.