FR2538495A1

FR2538495A1 - Soupape hydraulique proportionnelle, actionnee electriquement

Info

Publication number: FR2538495A1
Application number: FR8317792A
Authority: FR
Inventors: Adam Dittner; Karl Prenzel
Original assignee: FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA; Kugelfischer Georg Schaefer and Co
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1982-12-24
Filing date: 1983-11-09
Publication date: 1984-06-29
Also published as: DE3247953C2; FR2538495B1; GB2133583A; DE3247953A1; GB2133583B; GB8334049D0

Abstract

Invention concernant une soupape. Il s'agit d'une soupape hydraulique proportionnelle actionnée par un moteur électrique 5 par exemple à bobinage tournant, par l'intermédiaire d'un accouplement 22, 23 à aimants permanents à travers une paroi, accouplé à un mécanisme 27, 28, 29, qui transforme un mouvement de rotation en mouvement de translation d'un piston auxiliaire 30. Ce dernier sert d'élément de commande d'un servo-piston 38 constituant le tiroir de soupape. Ledit accouplement est branché dans un circuit de réglage passant par le moteur 5 et un indicateur de position 33 sur le piston auxiliaire 30. Application à la réalisation de soupapes rapides et exactes, sans joints. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

L'invention, concernant une soupape, est plus par-

ticulièrement relative à une soupape hydraulique à

effet proportionnel, actionnée électriquement, compor-

tant un moteur à rotor discofdal ou bobinage tournant comme organe d'actionnement, qui est en liaison d'entrai- nement, par l'intermédiaire d'un mécanisme transformant un mouvement de rotation en mouvement de translation, avec un tiroir cylindrique de soupape, dont la position est détectée par un indicateur de position de trajet

et appliquée comme valeur instantannée à un amplifica-

teur de réglage, dont l'autre entrée peut recevoir une valeur de consigne de position de la soupape et dont la sortie influence le moteur à rotor discoidal ou à

bobinage tournant.

Une telle soupape avec moteur à rotor discoïdal est décrite dans le brevet allemand 24 56 677 et une autre

avec moteur à bobinage tournant, dans le brevet alle-

mand 26 02 375 de la Demanderesse Les deux soupapes présentent l'avantage d'une vitesse de réglage très élevée et d'une grande exactitude de commande, tout en ayant une construction relativement simple Par suite elles trouvent leur emploi partout o ces propriétés sont exigées, avec un débit volumétrique modéré En étant conditionnée par l'actionnement direct du tirbir

cylindrique de soupape par le mécanisme de transforma-

tion, la grandeur de la structure de ce tiroir de soupape est trop limitée du cÈté des valeurs supérieures O La présente invention a pour objet de fournir une soupape de ce genre, qui se distingue, avec un débit volumétrique sensiblement plus important, également par

une vitesse de déplacement élevée, une grande exacti=-

tude de commande et l'absence de joints d'étanchéité

soumis à des sollicitations dynamiques.

Ce résultat est obtenu grâce au fait qu'entre l'entrainement et le mécanisme un accouplement à aimants

permanents est disposé par sa partie primaire à l'exté-

rieur, et par sa partie secondaire, à l'intérieur, de la cage de soupape contenant à cet endroit une partie de

paroi non magnétique, en ce que le côté entrainé du mé-

canisme est en liaison d'entratnement avec un piston auxiliaire déplaçable longitudinalement, lequel est

disposé centralement dans un tiroir de soupape consti-

tué comme servo-piston actionné hydrauliquement et com- mandé par le piston auxiliaire, et en ce que l'indicateur

de position de trajet est actionné par le piston auxi-

liaire. L'invention et ses avantages seront exposés dans

ce qui suit à l'aide d'un exemple de réalisation re-

présenté sur le dessin, ou la figure 1 est une coupe longitudinale d'une soupape selon l'invention et la figure 2, un détail de la figure 1, à plus grande

échelle.

En se référant à la figure 1 D l'objet de l'invention se compose de la cage de soupape 1 et du boîtier 2 contenant le système d'entra Lnement, Les deux enveloppes sont reliées entre elles avec interposition d'une cloison intermédiaire non magnétique 3 qui présente au cen Gre un évidement plat 40 Dans le boîtier 2 on a logé le bobinage 5 d'un moteur à bobinage tournant qu'on utilise ici Le bobinage tournant 5 entoure une plaque de fermeture annulaire stationnaire 5 en fer doux De part et d'autre de cette plaque on a disposé de façon stationnaire des paires respectives d'aimants permanents en forme de secteurs, situés diamétralement en regard, 7 et 8 ainsi que 9 et 10 Sur le côté arrière de chaque paire de ces aimants on a collé une plaque de fermeture

arrière annulaire commune 11, 12, en fer doux.

Les extrémités du bobinage tournant aboutissent à des ressorts spiraux 13 et 14 Ces derniers sont reliés, par l'intermédiaire de la connexion 15, à la sortie d'un

amplificateur de réglage 16.

La bobine tournante 5 est fixée dans une fourche 17, Cette dernière est reliée, par un raccord 18 à vis et c 3 ne, a un axe 19, lequel repose dans des paliers à

2538495-

billes 20 et 21 L'axe 19 porte à son extrémité la

partie primaire 22 d'un accouplement à aimant permanent.

La partie secondaire correspondante de cet accouple-

ment est désignée par 25 et se trouve de l'autre côté de la cloison non magnétique 3 située dans l'évidement

plat 4.

La partie secondaire 23 de cet accouplement est fixée sur un axe 24 qui repose par des paliers à billes et 26 disposés dans la cage 1 Un autre palier à billes 27 est fixé avec excentrement sur l'autre extrémité de l'axe 24 Ce palier 27 coopère en fonctionnement sur l'autre extrémité-de l'axe 24 Ce palier 27 coopère en fonctionnement avec deux disques entraîneurs 28 et 29 fixés sur un piston auxiliaire 30 Ainsi qu'il est indiqué par la flèche 319 le piston auxiliaire 30 est décalé vers la droite ou vers la gauche lors de la

rotation de l'axe 24.

L'espace se trouvant autour de ce piston auxiliaire est désigné par 32 Sur l'extrémité de droite du piston

auxiliaire 30 on a fixé une pièce annulaire 33 en fer-

rite, qui constitue, en association avec les bobinages 34 et 35, un système de mesure de trajet A cet effet lesdits bobinages sont connectés à un montage en pont d'un type en soi connu, qui est relié de son c 8 té à l'entrée de valeur instantannée (+) de l'amplificateur de réglage 16 L'entrée de valeurs de consigne (-) de cet amplificateur aboutit L la borne de raccordement 37 Celle-ci sert à appliquer une valeur de consigne

correspondant a la position de la soupape.

-e tiroir cylindrique de la soupape est' designé par 38; il coopère avec des ouvertures de raccordement (ou volumes annulaires) 39, 40, 41, 42 et 43 Parmi

celles-ci, l'ouverture de raccordement 41 sert à bran-

cher une source de fluide sous pression, par exemple une pompe hydraulique, tandis que les ouvertures de

raccordement 39 et 43 sont reliées au réservoir d'huile.

Suivant le mode de déplacement du tiroir de soupape 38, 4-

une communication est établie entre l'ouverture de rac-

cordement 41 et l'une des ouvertures de raccordement ou 42 Ceci est en soi connu et n'a donc pas besoin

d'être davantage exposé -

Sur le piston auxiliaire 30, deux cônes de ferme- ture 44 et 45 sont fixés, C'eux-ci se trouvent à faible écartement des bords de fermeture, non spécialement référencés, de trous borgnes 46 et 47, qui sont situés dans les côtés frontaux du tiroir de soupape 38 On a disposé sur le piston auxiliaire 302 entre les cônes

de fermeture 44 et 45, des joints d'étanchéité confor-

més 48 et 49.

Dans le tiroir de soupape 38 on a prévu, de la manière représentée, des perçages transversaux, ainsi

que des canaux inclinés 52 et 53.

Dans la région du volume annulaire 41 on a fixé sur le piston auxiliaire 30 des saillies annulaires 54 et

(figure 2) En coopération avec les parties de bot-

tier environnantes, elles forment des fentes d'étrangle-.

ment 56 et 57 Les fentes annulaires autour du piston auxiliaire 30 sont désignées par 58 et 59 Il s'ensuit que le canal 53 forme jonction entre la fente annulaire 59 et la chambre 32, tandis que le canal 52 établit une communication entre le volume annulaire 58 et l'espace 60 qui s'étend vers la gauche jusqu'à une coiffe à vis

61 de fermeture A l'extrémité de gauche du piston auxi-

liaire 30 on a placé un ressort 62 de position moyenne: celui-ci tend à maintenir le piston auxiliaire 30, à

l'état de repos, dans la position neutre représentée.

Le mode de fonctionnement de cette soupape est le suivant: Dans la position de repos représentée, dans laquelle le bobinage tournant 5 n'est pas parcouru par du courant, de l'huile hydraulique sous pression s'écoule des deux côtés à partir du canal annulaire 41 par les fentes d'étranglement 56 et 57 dans les volumes annulaires 56 et 59 et de là passe par les canaux 52 et 53 dans

les chambres 60 et 32 Ainsi qu'il a été dit, comme les-

cènes de fermeture 44 et 45 sont chacun en regard, avec

faible écartement, de leurs bords de fermeture cor-

respondants, l'huile hydraulique peut alors passer, à

partir des chambres 60 et 32, au delà des c 8 nes de fer-

meture en parvenant par les canaux 50 et 51 dans les

ouvertures de raccordement 39 et 43 et peut donc s'é-

couler dans le réservoir d'huile, par suite de la con-

formation symétrique de ce trajet vers les deux cÈtés

du canal annulaire 41 il se produit un centrage hydrau-

lique du tiroir de soupape 38 relativement aux cènes

44 et 45.

On admettra alors que le bobinage tournant 5 est alimenté en courant de façon que le piston auxiliaire se déplace vers la gauche De ce fait le c 8 ne de

fermeture 44 est poussé sur son bord de fermeture.

Ensuite (figure 2) les saillies annulaires 54 et 55 sont déplacées vers la gauche Par suites, la résistance à l'écoulement dans la fente d'étranglement 56 devient

supérieure à celle dans la fente d'étranglement 57.

Ceci fait que l'huile hydraulique peut s'écouler, avec pression, par l'intermédiaire de la fente d'étranglement 57, du canal annulaire 59 et du canal 53, dans la chambre

32 Comme la pièce de fermeture 44 est maintenant ferme-

ment appu Xyée contre son bord de fermeture ainsi qu'il a été indiqué, cette huile hydraulique peut alors agir sur la totalité de la surface frontale de droite du tiroir de soupape 38, Ce dernier par suite est mû vers

la gauche à la manière d'un servomécanisme ou servo-piston.

Cet effet se prolonge jusqu'a ce qu'un nouvel état de' centrage hydraulique du tiroir de soupape 38 s'établisse

entre les c 8 nes de fermeture 44 et 45, Grâce aux indi-

cateurs de position de trajet 33, 34 et 35, on contrôle alors si le trajet de déplacement du piston auxiliaire

correspond exactement à la valeur de consigne appli-

quée à la borne de raccordement 37 Ainsi qu'il est visible et comme il n'est pas nécessaire d'expliquer davantage,

il s'est établi, en partant de la sortie de l'amplifi-

cateur de réglage 16, un circuit de réglage complet passant par le bobinage tournant 5, l'accouplement

magnétique 22, 25, le mécanisme 27, 28, 29, l'indica-

teur de position de trajet 33, 34, 35, le montage en

pont 36 ainsi que l'entrée à valeur instantanée de l'am-

plificateur de réglage 16.

L'invention n'est évidemment pas limitée à l'orien-

tation angulaire, représentée dans l'exemple de réali-

sation, de la cage de soupape 1 et du bottier d'-entrai-

nement 2 Ce dernier peut être aussi placé dans le pro-

longement axial du piston auxiliaire 30 A cet égard le

mécanisme de transformation peut être constitué par exem-

ple comme indiqué dans les brevets de la demanderesse

cités dans l'introduction.

Comme il est visible dans l'exemple de réalisation, grâce à l'actionnement du moteur à bobinage tournant on a assuré comme précédemment une vitesse de déplacerment élevée et la grande exactitude de guidage en direction des réalisations antérieurement connues Grâce à la commande indirecte du tiroir de soupape 38 par l'intermédiaire

du piston-auxiliaire 30 gouverné par le moteur à bobi-

nage tournant, des limitéà sont difficilement imposées, vers les valeurs élevées, en ce qui concerne le volume du débit A cause de l'accouplement magnétique permanent 22, 23 au travers de la paroi, il devient finalement possible d'avoir une disposition, dans laquelle -tous les éléments prenant part au-fonctionnement de la soupape,

comme aussi par exemple le tiroir de soupape 38, se pas-

sent de tout joint d'étanchéité sollicité dynamiquement.

Ceci contribue fortement, eu égard au fort débit, à pré-

server la grande vitesse de déplacement et-l'exactitude du guidage en direction La fixation de l'indicateur de position de trajet 33 sur le piston auxiliaire 30 et non pas sur le tiroir de soupape 38 présente l'avantage

d'une stabilité de réglage technique supérieure.

Claims

REVENDICATIONS

Soupape hydraulique proportionnelle, actionnée électriquement, avec un moteur à rotor discoïdal-ou bobinage tournant comme organe d'actionnement, qui est en liaison d'entraînement, par l'intermédiaire d'un mécanisme transformant un mouvement de rotation en

mouvement linéaire, avec un tiroir cylindrique de soupa-

pe, dont la position est détectée par un indicateur de

position de trajet et appliquée comme valeur instan-

tannée à un amplificateur de réglage, dont l'autre entrée peut recevoir une valeur de consigne de position de la soupape et dont la sortie influence le moteur à rotor

discoldal ou à bobinage tournant, caractérisée en com-

binaison en ce qu'entre l'entraînement ( 59) et le mé-

canisme ( 27, 289 29) un accouplement à aimants permaú

nents est disposé par sa partie primaire ( 22) à l'exté-

rieur, de la cage de soupape ( 1) contenant à cet endroit

une partie de paroi ( 3) non magnétique, et par sa par-

tie secondaire ( 23), à l'intérieur de cette cage, en ce

que le c 6 té entraîné ( 28, 29) du mécanisme est en liai-

son d'entrainement avec un piston auxiliaire ( 30) dépla-

çable longitudinalement, lequel est disposé centrale-

ment dans un tiroir de soupape ( 38) constitué comme servo-

piston actionné hydrauliquement et commandé par le pis-

ton auxiliaire, et en ce que l'indicateur ( 33) de po-

sition de trajet est actionné par le piston auxiliaire,