FR3005133A1

FR3005133A1 - Servovalve pression a bruit reduit.

Info

Publication number: FR3005133A1
Application number: FR1353856A
Authority: FR
Inventors: Dominique Garnier
Original assignee: IN LHC SAS
Current assignee: Safran Aerosystems Hydraulics SAS
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2014-10-31
Anticipated expiration: 2033-04-26
Also published as: FR3005133B1

Abstract

Servovalve hydraulique (1) comprenant : - un étage de pilotage (100) ; - un étage de puissance (200) comprenant un organe de distribution de puissance (17) mobile dans un logement tubulaire (16) ; - un premier et un deuxième port hydraulique en communication fluidique avec le logement via une pluralité d'orifices (22a-22d ; 26a-26d) ; l'organe de distribution de puissance (17) comportant une portion d'obturation de la pluralité des orifices et passant par des positions intermédiaires dans lesquelles seule une partie de la pluralité d'orifices des orifices (22a-22d ; 26a-26d) est partiellement en communication fluidique avec le logement (16) quand les autres orifices de la pluralité d'orifices sont obturés.

Description

Domaine de l'invention L'invention est relative au domaine des servoval- ves hydrauliques et plus particulièrement aux servovalves pression à deux étages.

Etat de la technique Une servovalve pression classique est constituée d'un étage de pilotage pilotant un organe mobile de distribution de puissance d'un étage de puissance, tel qu'un tiroir, et comprend au moins trois ports hydrauliques : un port d'alimentation recevant une pression hydraulique et un port d'utilisation délivrant une pression hydraulique d'utilisation et un port de retour. Le tiroir coulisse à étanchéité dans une chemise. Les ports débouchent sur la paroi de la chemise via des canalisations inter- nes. La paroi de la chemise est percée d'orifices pour permettre la mise en communication des ports avec l'intérieur de la chemise. Le tiroir comporte des portions pleines qui coulissent avec un très faible jeu dans la chemise et qui ont une largeur adaptée à obturer les orifices de la chemise. Entre les portions pleines, le tiroir définit dans la chemise des cavités qui, lorsque le tiroir est déplacé, permettent de mettre sélectivement en communication le port d'alimentation et le port de retour avec le port d'utilisation via les cavités définies par le tiroir. L'étage de pilotage comporte un moteur couple recevant une consigne électrique et pilotant la position relative de deux éléments hydrauliques, à savoir un émetteur hydraulique (buse ou éjecteur) et un récepteur hy- draulique (palette, déflecteur ou récepteur fixe). La position relative des éléments hydrauliques génère des différentiels de pression qui sont exploités pour provoquer le coulissement du tiroir dans la chemise. Il a été constaté sur ces servovalves des vibra-35 tions audibles lors de certaines phases d'exploitation.

De tels bruits sont considérés comme particulièrement gênants pour les passagers, notamment dans les aéronefs dévolus à la clientèle « affaire ». Il est connu un procédé d'isolation phonique d'un 5 équipement bruyant consistant à enfermer celui-ci dans une enceinte isophonique. L'application d'un tel procédé à des servovalves est délicate, notamment en raison du grand nombre de flexibles hydrauliques et câbles électriques reliés à celles-ci. De plus l'encombrement et le 10 poids d'une telle enceinte ainsi que la nécessité de sa dépose lors des opérations de maintenance rendent la mise en oeuvre de cette solution complexe. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de réduire le niveau 15 sonore d'une servovalve pression sans affecter son encombrement, son poids ou son accessibilité. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit selon l'invention, une servovalve hydraulique pression pour la commande d'un 20 dispositif hydraulique tel qu'un dispositif de freinage, comprenant un étage de pilotage recevant une consigne électrique et pilotant un étage de puissance comprenant un organe de distribution de puissance mobile dans un logement, un premier port de la servovalve recevant une 25 pression hydraulique d'alimentation et un deuxième port délivrant une pression hydraulique d'utilisation au dispositif hydraulique , les deux ports communiquant fluidiquement avec l'intérieur du logement via des orifices au travers d'une paroi du logement, un des ports débouchant 30 dans le logement via une pluralité d'orifices, l'organe de distribution de puissance comportant une portion d'obturation de la pluralité d'orifices qui se déplace en regard de la pluralité d'orifices pour faire varier une section de passage d'un fluide hydraulique au travers de 35 la pluralité d'orifices. Selon l'invention, l'organe de distribution de puissance est déplaçable entre une position dans laquelle les orifices de la pluralité d'orifices sont tous obturés par la portion d'obturation et une position dans laquelle les orifices de la plurali5 té d'orifices sont tous découverts par la portion d'obturation, l'organe de distribution de puissance passant par des positions intermédiaires dans lesquelles au moins un orifice de la pluralité d'orifices est partiellement découvert quand d'autres orifices de la pluralité 10 d'orifices sont obturés. On obtient ainsi une servovalve dont l'ouverture des orifices mettant en communication fluidique les ports d'entrée et de sortie avec le logement tubulaire de l'organe de distribution de puissance se fait de manière 15 non simultanée ce qui a pour effet de réduire les vibrations audibles générées par celle-ci. Selon un mode de réalisation avantageux, le logement tubulaire est réalisé dans une fourrure montée de manière étanche dans un alésage du corps de la servo- 20 valve. La fabrication du logement tubulaire, qui requiert une grande précision dimensionnelle, peut ainsi être réalisée par usinage d'une ébauche tubulaire qui sera ensuite insérée dans un alésage du corps, facilitant la fabrication de la servovalve et réduisant également ses 25 coûts de fabrication. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique d'ensemble 30 en coupe selon un plan vertical d'un premier mode de réalisation de la servovalve selon l'invention, la servovalve ne recevant aucune consigne ; - la figure 2 est une vue, analogue à la figure 1, dans laquelle l'organe mobile de puissance a été mas-35 qué ; - la figure 3 est une vue en perspective partiellement écorchée d'une fourrure de la servovalve selon le mode de réalisation de la figure 1 ; - la figure 4 est une vue, identique à la figure 5 1, de la servovalve dans un premier état transitoire après avoir reçu une consigne de freinage; - la figure 5 est une vue identique à la figure 1, dans laquelle l'organe mobile de puissance a été partiellement masqué, de la servovalve dans un deuxième état 10 transitoire après avoir reçu une consigne de freinage ; - la figure 6 est une vue, identique à la figure 2, d'un deuxième mode de réalisation de la servovalve; - la figure 7 est une vue identique à celle de la figure 4 du mode de réalisation de la figure 6. 15 - la figure 8 est une vue développée de deux mo- des de réalisation des lumières d'une fourrure de la servovalve. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, la servovalve généra-20 lement désignée 1 comprend, dans un corps 2, un étage de pilotage 100 et un étage de puissance 200. Cette servo- valve 1 est reliée à un port P recevant une pression hydraulique d'alimentation en provenance d'une centrale de distribution d'un fluide hydraulique et un port R de re- 25 tour, situés de part et d'autre d'un port d'utilisation U délivrant une pression hydraulique d'utilisation à un dispositif hydraulique de freinage 300. L'étage de pilotage 100 est relié par une ligne électrique 101 à un module de commande 102 délivrant une consigne électrique à 30 un moteur couple MC comprenant un stator 3 et un rotor 4. Le rotor 4 comprend deux éléments principaux: - une palette magnétique 5 sollicitée par le champ magnétique développé par le stator 3 et mobile par rapport au corps 2 de la servovalve 1 ; 35 - une palette hydraulique 6 solidaire de la pa- lette magnétique 5 s'étendant entre deux buses 7 et 8 fluidiquement liées au port d'alimentation P par deux canaux respectifs 9 et 10 comprenant chacun une restriction 11.

L'étage de puissance 200 comprend un logement tu- bulaire défini par une fourrure cylindrique 12 de section circulaire s'étendant selon un axe longitudinal X et pourvue d'un alésage axial 16 dans lequel coulisse un organe mobile de distribution de puissance, ici un tiroir 17. En l'absence de sollicitation hydraulique sur le tiroir 17, un ressort hélicoïdal 20 en appui sur une extrémité 18 de celui-ci maintient le tiroir 17 dans une position dans laquelle le port d'utilisation U et le port de retour R sont fluidiquement reliés.

La fourrure 12 est, ici, montée de manière étan- che dans un alésage 13 du corps 2 de la servovalve 1. L'étanchéité est assurée par des joints toriques 14 montés dans des rainures périphériques 15 usinées sur la surface extérieure de la fourrure 12.

Comme visible aux figures 1 et 2, l'alésage 13 comprend une première gorge annulaire 21 en communication fluidique avec le port d'alimentation P ainsi que les canaux 9 et 10. La fourrure 12 comprend sur sa surface extérieure une gorge correspondante 22 pourvue de quatre lumières rectangulaires 22a, 22b, 22c et 22d, disposées à 90° l'une de l'autre, traversant la fourrure 12 et qui mettent ainsi en communication fluidique le port d'alimentation P et l'intérieur de la fourrure 12. Chaque lumière est délimitée par deux arêtes transversales: une première arête dite « intérieure » correspondant à l'arête transversale la plus éloignée des extrémités de la fourrure, et une deuxième arête dite « extérieure » parallèle et opposée à l'arête intérieure. L'alésage 13 comprend également une deuxième gorge annulaire 23 et une troisième gorge annulaire 24 respectivement en communica- tion fluidique avec le port d'utilisation U et le port de retour R. Ces gorges 23 et 24 sont en communication fluidique avec les gorges annulaires correspondantes respectives 25 et 26 de la surface extérieure de la fourrure 12. Les gorges annulaires 25 et 26 possèdent respectivement des lumières cylindriques 25a à 25d et rectangulaires 26a à 26d qui traversent la fourrure 12 et mettent ainsi en communication fluidique les ports d'utilisation U et de retour R avec l'intérieur de la fourrure 12. En référence aux figures 2 et 3, les arêtes transversales intérieures qui délimitent les lumières rectangulaires 22b et 22d (non visible) présentent un désalignement A avec les arêtes intérieures des lumières rectangulaires 22a et 22c selon une direction parallèle à l'axe longitu- dinal X de la fourrure 12. Les arêtes intérieures des lumières 26b et 26d de la gorge 26 présentent elles aussi un désalignement A' avec les arêtes intérieures des lumières 26a et 26c. En référence aux figures 1, 4 et 5, le tiroir 17 20 comprend un corps cylindrique longitudinal duquel viennent en saillie deux protubérances cylindriques droites 27 et 28 de diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre intérieur de l'alésage 16 de la fourrure 12. Chaque protubérance 27 et 28 est délimitée par deux surfaces 25 s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal X de la fourrure 12 et constitue une première portion d'obturation 27 qui vient en regard des lumières 22.a à 22.d de la gorge 22 et une seconde portion d'obturation 28 qui vient en regard des lumières 26a à 26d de la gorge 30 26. Le coulissement du tiroir 17 dans la fourrure 12 déplace les portions d'obturation 27 et 28 en regard des lumières des gorges 22 et 26, permettant ainsi de faire varier les sections de passage du fluide au travers des lumières 22a à 22d et 26a à 26d. La portion d'obturation 35 27 comprend un canal foré mettant en relation fluidique les chambres situées de part et d'autre de la portion 27 afin de rendre possible le déplacement du tiroir 17. Le tiroir 17 coulisse entre deux positions: - une première position -représentée en figure 15 dans laquelle les lumières de la gorge 22 sont obturées et les lumières de la gorge 26 sont découvertes; - une deuxième position dans laquelle les lumières de la gorge 22, sont découvertes et les lumières de la gorge 26 sont obturées. Cette position correspond à 10 une translation de l'organe de distribution de puissance 17 vers la gauche selon la représentation de la figure 1. Dans la première position, le port retour R est en communication fluidique avec le port d'utilisation U et le dispositif de freinage 300 ne reçoit aucune pres15 sion hydraulique. Cette position correspond à un état stable de la servovalve dans lequel celle-ci ne reçoit aucune consigne de freinage. Dans la deuxième position, le port d'alimentation P est en communication fluidique avec le port d'utilisation U et le dispositif de freinage 20 300 reçoit une pression hydraulique égale à la pression d'alimentation délivrée par la centrale hydraulique 400. Entre ces deux positions extrêmes, le tiroir 17 adopte une pluralité de positions transitoires d'équilibre du tiroir correspondant à différents niveaux de pression 25 d'utilisation. En utilisation, la servovalve 1 étant au repos (figure 1), une consigne électrique de freinage est acheminée depuis le module de commande 102 par la ligne électrique 101 jusqu'au moteur couple MC. Sous l'effet du 30 champ électrique du stator 3, la palette magnétique 5 se déplace et fait varier la position relative de la palette hydraulique 6 et des buses 7 et 8. Le différentiel de pression ainsi créé déplace le tiroir 17 vers la gauche selon la représentation de la figure 1. Celui-ci passe 35 alors par une position transitoire représentée en figure 4, dans laquelle la portion d'obturation 28 recouvre to- talement les lumières 26a à 26d, la portion d'obturation 27 découvre partiellement les lumières 22b et 22d, met- tant en communication fluidique le port d'alimentation P avec l'alésage 16, tandis que les lumières 22a et 22c sont obturées. Une fois que le tiroir 7 a atteint une position d'équilibre des forces hydrauliques auxquelles il est soumis, la pression correspondant à la valeur de la consigne de freinage est appliquée en sortie du port d'alimentation U. Le tiroir 17 adopte alors une position d'équilibre dans laquelle les lumières 22a à 22d du port d'alimentation P et les lumières 26a à 26d sont toutes obturées. Cette position permet de maintenir la pression demandée en sortie du port d'alimentation U. Lorsque la consigne électrique cesse d'être appliquée au moteur couple MC, le tiroir 17 retourne à la position illustrée en figure 1. Celui-ci passe alors par une position dans laquelle les lumières 22a à 22d sont toutes obturées et dans laquelle la portion d'obturation 28 découvre les lumières 26b et 26d, mettant en communication fluidique le port de retour R avec l'alésage 16, tandis que les autres lumières 26a et 26c sont obturées. L'inventeur a constaté que la mise en communica25 tion fluidique non simultanée de l'ensemble des lumières de la gorge 22 ou 26 avec l'alésage 16 réduit les vibrations audibles émises par la servovalve 1. Les éléments identiques ou analogues à ceux précédemment décrits porteront une référence numérique iden30 tique à ceux-ci dans la description qui suit d'un deuxième mode de réalisation. En référence aux figures 6 et 7, les lumières des gorges 22 et 26 sont toutes de taille identique et la valeur des désalignements A et A' est nulle, ce qui signi35 fie que les arêtes intérieures des lumières d'une même rainure sont toutes comprises dans un même plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X de la fourrure 12. Le tiroir 17 comprend deux portions d'obturation 50 et 51 en forme de cylindre droit dont les bases intérieures res- pectives 52 et 53- c'est-à-dire les plus proches du port d'utilisation U- forment un angle non nul avec un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X de la fourrure 12. Ainsi lorsqu'une consigne électrique commande d'alimenter en pression le dispositif hydraulique de freinage 300, le tiroir 17, dans sa translation vers la droite selon la figure 1, passe par une position représentée en figure 7 dans laquelle la lumière 22a est partiellement découverte et les autres lumières 22b à 22d sont obturées. On obtient ainsi une mise en communication fluidique non si- multanée des lumières de la gorge 22 avec l'intérieur de la fourrure 12 qui réduit les vibrations audibles émises par la servovalve 1. La figure 8 expose une vue développée de deux modes de réalisations des lumières dans la fourrure 12.

Chaque figure 8a et 8b représente respectivement sur une même colonne, en allant de la gauche vers la droite, les quatre lumières liées au port P d'alimentation, les quatre lumières liées au port U d'utilisation et les quatre lumières liées au port R de retour. Pour chaque mode de réalisation, on alterne une lumière rectangulaire 70 et une lumière 71 dont la surface présente une portion en saillie d'un plan transversal à la fourrure 12 comprenant l'arête intérieure de la lumière rectangulaire 70. La figure 8a représente un mode de réalisation dans lequel une lumière 70 dont la section comprend deux portions rectangulaires de surface différente. La figure 8b représente un mode de réalisation dans lequel la lumière 70 est de section triangulaire. On obtient ainsi un découvrement (respectivement une obturation) des lumières 71 alors que les lumières 70 demeurent obturées (respectivement décou- vertes). Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie 5 par les revendications. En particulier : - bien qu'ici, le logement soit tubulaire et défini par une fourrure cylindrique, l'invention s'applique également à un logement usiné dans le corps de la servo10 valve ; - bien qu'ici les orifices de passage d'un fluide depuis ou vers le logement soient des lumières de forme rectangulaire, l'invention s'applique également à des orifices de forme différentes tel que par exemple des 15 orifices circulaires, triangulaires, de section carré, etc. ; - bien qu'ici le déplacement de l'organe de distribution de puissance soit un coulissement dans le logement, l'invention s'applique également à d'autres types 20 de déplacement de l'organe de distribution de puissance dans son logement tel que, par exemple, un déplacement angulaire dans le cas d'un distributeur rotatif ; -bien qu'ici la servovalve adopte, sous l'effet du ressort de rappel 20, une position mettant en communi- 25 cation fluidique les ports U et R en l'absence de consi- gne électrique appliquée au moteur couple, l'invention s'applique également à une servovalve adoptant une position différente en l'absence d'instruction, telle qu'une mise en communication fluidique des ports d'alimentation 30 P et d'utilisation U.

Claims

REVENDICATIONS1. Servovalve hydraulique (1) pression pour la commande d'un dispositif hydraulique tel qu'un dispositif 5 de freinage (300), comprenant : - un étage de pilotage (100) recevant une consigne électrique et pilotant un étage de puissance (200) comprenant un organe de distribution de puissance (17) mobile dans un logement (16), 10 - un premier port (P) de la servovalve recevant une pression hydraulique d'alimentation et un deuxième port (U) délivrant une pression hydraulique d'utilisation au dispositif hydraulique (300), les deux ports communiquant fluidiquement avec l'intérieur du logement (16) via 15 des orifices au travers d'une paroi du logement, un des ports débouchant dans le logement (16) via une pluralité d'orifices (22a-22d ; 26a-26d) ; l'organe de distribution de puissance (17) com- portant une portion d'obturation (27, 28, 50, 51) de la 20 pluralité d'orifices qui se déplace en regard de la plu- ralité d'orifices pour faire varier une section de passage d'un fluide hydraulique au travers de la pluralité d'orifices (22a-22d ; 26a-26d), l'organe de distribution de puissance (17) étant déplaçable entre une position 25 dans laquelle les orifices de la pluralité d'orifices sont tous obturés par la portion d'obturation et une position dans laquelle les orifices de la pluralité d'orifices sont tous découverts par la portion d'obturation, l'organe de distribution de puissance (17) 30 passant par des positions intermédiaires dans lesquelles au moins un orifice (22a-22d ; 26a-26d) de la pluralité d'orifices est partiellement découvert quand d'autres orifices de la pluralité d'orifices sont obturés.
2. Servovalve hydraulique selon la revendication 35 1, dans laquelle l'organe de distribution de puissanceest monté à coulissement dans le logement et la portion d'obturation de l'organe de distribution de puissance comprend un cylindre droit et les orifices (22a-22d) sont de section rectangulaire, des arêtes transversales res- pectives d'au moins deux orifices présentant un désali- gnement relatif selon une direction parallèle à un axe (X) du logement (16).
3. Servovalve hydraulique (1) selon la revendica- tion 1, l'organe de distribution de puissance est monté à coulissement dans le logement et la portion d'obturation (50, 51) de l'organe de distribution de puissance comprend un cylindre droit dont une des bases forme un angle non nul avec un plan perpendiculaire à un axe du logement.
4. Servovalve hydraulique (1) selon la revendica- tion 1 dans laquelle le premier port (P) et le deuxième port (U) débouchent dans le logement (16) selon au moins deux orifices.
5. Servovalve hydraulique (1) selon la revendi- cation 1 dans laquelle le logement (16) est réalisé dans une fourrure tubulaire (12) montée de manière étanche dans un alésage (13) d'un corps (2) de la servovalve (1), les orifices débouchant dans le logement tubulaire (16) comprennent des lumières traversant la fourrure (12).
6. Servovalve hydraulique (1) selon la revendica- tion 5 dans laquelle la fourrure (12) comprend sur sa surface extérieure une gorge annulaire (22, 26) en communication fluidique avec les lumières.
7. Servovalve hydraulique (1) selon la revendica30 tion 1 dans laquelle au moins un premier orifice est de section rectangulaire et un deuxième orifice présente une portion en saillie d'un plan transversal à la fourrure (12) passant par une arête intérieure de l'orifice rectangulaire. 35
8. Servovalve hydraulique (1) selon la revendica-tion 1 dans laquelle le deuxième orifice est de section triangulaire.
9. Servovalve hydraulique (1) selon la revendication 1 dans laquelle la section du deuxième orifice com5 prend deux portions rectangulaires de surface différente.