FR3025844A1

FR3025844A1 - Servovalve a tiroir composite

Info

Publication number: FR3025844A1
Application number: FR1458558A
Authority: FR
Inventors: Emmanuel Doyen; Fabien Soubras
Original assignee: Zodiac Hydraulics SAS
Current assignee: Safran Aerosystems Hydraulics SAS
Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2016-03-18
Anticipated expiration: 2034-09-11
Also published as: FR3025844B1

Abstract

Servovalve hydraulique (1) comprenant : - un étage de puissance (3) comprenant un organe de distribution de puissance cylindrique (50) mobile dans un logement (6) du corps (2) de la servovalve hydraulique (1); - un étage de pilotage (4) comprenant un moteur couple (MC) adapté à déplacer un organe émetteur de fluide (16) relativement à un organe récepteur de fluide (15) de manière à créer un différentiel de pression exploitable pour déplacer l'organe mobile de puissance (50) dans son logement (6), l'étage de pilotage (4) comprenant un organe de rétroaction (33) ayant une extrémité (34) reçue dans un espace de réception (51) de l'organe de distribution de puissance (50), caractérisée en ce que l'organe de distribution de puissance (50) comprend deux portions (52, 53) assemblées entre elles de sorte que l'espace de réception (51) est délimité par des surfaces respectives de chacune des portions (52, 53).

Description

1 DOMAINE DE L'INVENTION L'invention est relative au domaine des servo- valves hydrauliques à deux étages et plus particulièrement aux organes mobiles de distribution de puissance des étages de puissance de telles servovalves. ETAT DE LA TECHNIQUE Une servovalve classique est constituée d'un étage de pilotage pilotant un organe mobile de distribu- tion de puissance d'un étage de puissance. L'étage de puissance a pour fonction de délivrer une pression ou un débit proportionnel à une instruction transmise à l'étage de pilotage. L'étage de pilotage comporte deux éléments hy- drauliques, à savoir un émetteur hydraulique (buse ou in- jecteur) et un récepteur hydraulique (palette, récepteur ou récepteur fixe) dont la modification de leur position relative génère des différentiels de pression qui sont exploités pour déplacer finement un organe mobile de dis- tribution de puissance de l'étage de puissance de la ser- vovalve. Cet organe mobile de distribution de puissance coulisse dans un logement cylindrique du corps de la servovalve. Généralement, la position de l'émetteur ou du récepteur hydraulique est pilotée par un moteur couple agissant sur un élément élastique solidaire de l'un des éléments hydrauliques de l'étage de pilotage de manière à déplacer celui-ci en regard de l'autre. Le déplacement de l'organe mobile de distribution de puissance dans son logement met alors en communication un ensemble de canaux forés et de lumières dont l'agencement permet de délivrer une pression ou un débit, proportionnels au déplacement dudit organe mobile de distribution de puissance. Ces servovalves comprennent une liaison mécanique entre l'élément élastique et l'organe mobile de distribu- tion de puissance, réalisée à l'aide d'un organe de ré- 3025844 2 troaction. L'organe de rétroaction est généralement raccordé à l'organe mobile de distribution de puissance au centre de celui-ci. L'organe de rétroaction asservit la position de l'organe mobile de distribution de puissance 5 au rotor de la servovalve via l'élément élastique et en- gendre sur le moteur couple un couple qui vient se soustraire à l'action de commande. Dans la majorité des cas, l'organe de rétroaction comprend une tige ou une lame flexible opérationnellement 10 liée au rotor en une de ses extrémités et portant une bille en son autre extrémité. La bille de l'organe de rétroaction interagit avec une gorge ou un alésage situé au centre de l'organe mobile de distribution de puissance. Un jeu de fonctionnement autorise le rotulage et le glis- 15 sement de la bille dans la gorge ou l'alésage permettant le déplacement de l'organe mobile de distribution de puissance dans une direction transverse à l'axe de la tige/lame de rétroaction. Cette liaison permet un glissement relatif des deux éléments en engendrant peu de frot- 20 tements parasites entre l'organe mobile de distribution de puissance et son logement, résultant en des performances en hystérésis et résolution de la servovalve acceptables en regard des exigences des utilisateurs de ces équipements.

25 A chaque déplacement de l'organe mobile de dis- tribution de puissance, la bille appuie et roule sur l'une ou l'autre des faces de la gorge ou l'alésage qui la contient. Les déplacements répétés de l'organe mobile de puissance, en sollicitant l'interface entre la bille 30 et la gorge qui la contient, provoquent l'usure de cette liaison qui augmente alors le jeu entre l'organe mobile de distribution de puissance et la bille de l'organe de rétroaction. Cette usure entraîne une augmentation du jeu entre l'organe mobile de distribution de puissance et 35 l'organe de rétroaction qui vient perturber 3025844 3 l'asservissement de la servovalve. Cette perturbation est à l'origine de nombreux retours pour défaut des servovalves. La réduction de cette usure par frottement permet donc de fiabiliser les équipements et d'améliorer leur 5 durée de vie. Il a été envisagé de réaliser des organes de distribution de puissance dans des matériaux plus durs et donc plus résistants à l'usure. Les organes de distribution de puissance sont de dimensions réduites et requiè- 10 rent des usinages extrêmement précis pour obtenir des jeux de fonctionnement limitant les fuites entre l'organe de distribution de puissance et son logement. L'utilisation de matériaux plus durs entraîne une augmentation drastique des coûts d'usinage, des pièces rebutées 15 pour casse et une réduction de la précision des assem- blages. Il a également été envisagé de réaliser un dur- cissement local des faces de la gorge recevant la bille. Cependant la largeur de la gorge étant inférieure à cinq 20 millimètres pour un diamètre de l'ordre du centimètre, les méthodes de durcissement connues comme le traitement thermique, la conversion, la projection ou les dépôts en phase vapeur ne permettent pas de traiter efficacement les faces d'une telle gorge, particulièrement les régions 25 proches de l'axe de l'organe de distribution de puis- sance. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de diminuer l'usure en- 30 gendrée par les mouvements relatifs de l'organe de ré- troaction et de l'organe mobile de distribution de puissance d'une servovalve tout en conservant des caractéristiques de résolution et d'hystérésis acceptables.

35 RESUME DE L'INVENTION 3025844 4 A cet effet, on prévoit une servovalve hydraulique comprenant : - un étage de puissance comprenant un organe de 5 distribution de puissance cylindrique mobile dans un lo- gement du corps de la servovalve hydraulique entre deux positions extrêmes pour mettre en communication un ou plusieurs ports de service avec un port d'alimentation en fluide hydraulique et un port de retour ; 10 - un étage de pilotage comprenant un moteur couple adapté à déplacer un organe émetteur de fluide relativement à un organe récepteur de fluide afin d'en modifier les positions relatives de manière à créer un différentiel de pression exploitable pour déplacer l'organe 15 mobile de puissance dans son logement, l'étage de pilo- tage comprenant un organe de rétroaction ayant une extrémité reçue dans un espace de réception de l'organe de distribution de puissance. Selon l'invention, l'organe de distribution de puissance comprend deux portions assem- 20 blées entre elles de sorte que l'espace de réception est délimité par des surfaces respectives de chacune des portions. Une telle conception autorise un accès aisé aux surfaces délimitant l'espace de réception de l'extrémité de l'organe de rétroaction et permet alors de traiter 25 celles-ci de manière économique avec une maîtrise accrue de la qualité du traitement. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux figures annexées parmi 30 lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique d'ensemble d'un premier mode de réalisation d'une servovalve selon l'invention ; 3025844 5 - la figure 2 est une vue éclatée schématique en perspective de l'organe de distribution de puissance de la figure 1; - la figure 3 est une vue schématique en coupe 5 longitudinale d'un pion d'assemblage de l'organe de distribution de puissance de la figure 1; - la figure 4 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale de l'organe de distribu- 10 tion de puissance de la figure 1; - la figure 5 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'un deuxième mode de réalisation d'un organe de distribution de puissance selon l'invention; 15 - la figure 6 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'un troisième mode de réalisation d'un organe de distribution de puissance selon l'invention; - la figure 7 est une vue schématique partielle 20 en coupe longitudinale d'un quatrième mode de réalisation d'un organe de distribution de puissance selon l'invention ; - la figure 8 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale de différents modes de 25 réalisation de l'organe de distribution de puissance selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, la servovalve selon 30 l'invention, généralement désignée 1, comprend dans un corps 2 un étage de puissance 3 et un étage de pilotage 4. L'étage de puissance 3 comprend un organe de distribution de puissance 50 monté à coulissement dans un logement tubulaire 6 du corps 2. L'organe de distribution de 35 puissance 50 est agencé, de manière connue, pour sélecti- 3025844 6 vement mettre en communication des lumières du logement 6 reliées fluidiquement aux ports P d'alimentation en fluide hydraulique ainsi qu'aux ports de service Cl, C2 et de retour R de la servovalve. Les extrémités de 5 l'organe de distribution de puissance 50 définissent res- pectivement avec les extrémités 7 et 8 du logement tubulaire 6 une première chambre 9 et une deuxième chambre 10. Une première arrivée de fluide 11 débouche dans la première chambre 9 du logement tubulaire 6 tandis que la 10 deuxième arrivée de fluide 12 débouche dans la deuxième chambre 10 du logement tubulaire 6. Les arrivées de fluide 11 et 12 sont respectivement reliées aux ports de réception 13 et 14 d'un récepteur à fluide 15 de l'étage de pilotage 4.

15 Le récepteur à fluide 15 fait face à un injecteur à fluide 16 alimenté par une colonne 30 fluidiquement liée au port d'alimentation P et solidaire du rotor 31 d'un moteur couple MC. Le moteur couple MC comprend également un stator 32, ici sous la forme de bobines élec- 20 tromagnétiques, qui interagissent magnétiquement avec des masses polaires du rotor 31 et dont l'alimentation électrique est commandée par un calculateur 100. Le moteur couple MC, la colonne 30 et l'injecteur à fluide 16 constituent l'étage de pilotage 4 de la servovalve 1. Selon 25 la polarité et l'intensité de la consigne électrique en- voyée par le calculateur 100 au stator 32, le mouvement du rotor 31 déplace l'injecteur à fluide 16 vis-à-vis du récepteur à fluide 15 et oriente sélectivement le fluide hydraulique sur le port de réception de fluide 13 ou 14.

30 Un retour mécanique, sous la forme d'une tige de rétroac- tion 33, relie mécaniquement l'organe mobile de distribution de puissance 50 à la colonne 30. La tige de rétroaction 33 comprend en son extrémité opposée à la colonne 30 une bille 34. Cette bille 34 est reçue dans un espace de 35 réception 51 de l'organe de distribution de puissance 50.

3025844 7 En référence à la figure 2, l'organe de distribution de puissance 50 comprend une première portion 52 et une deuxième portion 53 reliées par un pion d'assemblage 54 de forme cylindrique. Les portions 52 et 53 compren- 5 vent respectivement deux sections cylindriques d'obturation 52.1, 52.2 et 53.1, 53.2 respectivement solidaires d'un arbre 52.3 et 53.3. Les sections cylindriques d'obturation 52.2 et 53.2 comprennent respectivement une surface 52.4 et 53.4 parallèles entre elles et 10 se faisant face. Les portions 52 et 53 comprennent cha- cune un alésage longitudinal 52.5 et 53.5 débouchant respectivement sur les surfaces 52.4 et 53.4. En référence à la figure 3, le pion d'assemblage 54 est cylindrique et comprend un épaulement annulaire 55 15 définissant deux faces d'appui radiales 56 et 57. Une zone de guidage 58 cylindrique prolongée par une zone de brasage 60 s'étendent en saillie axiale de la face d'appui 56. La zone de brasage 60 a un diamètre sensiblement inférieur à celui de la zone de guidage 58. Une zone 20 de guidage 59 et une zone de brasage 61 homologues aux zones de guidage 58 et de brasage 60 s'étendent en saillie axiale de la face 57. Les diamètres des zones de guidage 58 et 59 sont sensiblement inférieurs à ceux des alésages 52.5 et 53.5, de manière à obtenir un ajustement 25 glissant. Les extrémités 62 et 63 respectives des zones de brasage 60 et 61 sont chanfreinées. En référence aux figures 2 à 4, un premier mode de réalisation d'un organe de distribution de puissance selon l'invention est détaillé. Les surfaces 52.4 et 53.4 30 reçoivent, préalablement à l'assemblage des portions 52 et 53, un traitement local de durcissement superficiel-ici le dépôt d'un revêtement de céramique. Puis la première portion 52 est présentée face au pion d'assemblage 54 de manière à ce que la portion de guidage 58 et la 35 portion de brasage 60 soient alignées avec l'axe de 3025844 8 l'alésage 52.5. Un jonc annulaire de brasage 64 -ici à base d'argent- est disposé sur chacune des extrémités chanfreinées 62 et 63. La portion de guidage 58 et la portion de brasage 60 pourvue du jonc annulaire de bra- 5 sage 64 sont introduites dans l'alésage 52.5 et y coulis- sent jusqu'à ce que la surface 52.4 vienne en appui contre la face 56 de l'épaulement annulaire 55. Dans cette configuration, le jonc annulaire de brasage 64 est maintenu en position entre l'extrémité chanfreinée 62 de 10 la portion de brasage 60 et le fond de l'alésage 52.5. Une opération similaire est réalisée pour le montage de la portion 53 sur les portions de guidage 59 et de brasage 61 du pion d'assemblage 54. L'ensemble pion d'assemblage 54-portions 52 et 53 est alors soumis à un 15 chauffage local par induction au droit des joncs annu- laires de brasage 64. L'argent de brasage ainsi fondu s'insère par capillarité entre les portions de brasage 60 et 61 du pion d'assemblage et les portions 52 et 53. Avantageusement, des orifices de dégazage 66 et 65 sont 20 réalisés respectivement dans les portions 52 et 53 de ma- nière à permettre l'évacuation des gaz issus de la vaporisation du flux disposé sur les portions de brasage 60 et 61 préalablement au montage du jonc annulaire de brasage 64. Préférentiellement encore, dans le cas d'alésage 25 forés, les chanfreins 62 et 63 auront un angle sensible- ment égal à l'angle de pointe du foret utilisé afin de permettre un positionnement amélioré du jonc annulaire de brasage 64 relativement au pion d'assemblage 54 et aux alésages respectifs 52.5 et 53.5.

30 L'organe de distribution de puissance 50 ainsi obtenu est monté dans le logement 6 de la servovalve hydraulique 1 et la bille 34 à l'extrémité de la tige de rétroaction 33 est ensuite montée dans l'espace de réception 51 délimité par les surfaces 52.4 et 53.4 des por- 35 tions 52 et 53 de l'organe de distribution de puissance 3025844 9 50. On obtient ainsi une servovalve hydraulique 1 comprenant un organe de distribution de puissance 50 comprenant deux portions 52 et 53 assemblées dont les sur- 5 faces respectives 52.4 et 53.4 délimitent un espace de réception 51 de la bille 34 d'extrémité de l'organe de rétroaction 33. Le durcissement superficiel des surfaces 52.4 et 53.4 réduit l'usure engendrée par les mouvements relatifs de l'organe de rétroaction 33 et de l'organe mo- 10 bile de distribution 50 et augmente la longévité de la servovalve. Les éléments identiques ou analogues à ceux pré- cédemment décrits porteront une référence numérique identique à ceux-ci dans la description qui suit des diffé- 15 rents modes de réalisation de l'organe de distribution de puissance 50 selon l'invention. En référence à la figure 5, le pion d'assemblage 54 comprend une portion annulaire 55 définissant les deux faces d'appui radiales 56 et 57 Deux zones de frettage 20 cylindrique 70 et 71 s'étendent respectivement en saillie axiale des faces d'appui 56 et 57. Les zones de frettage 70 et 71 ont respectivement un diamètre sensiblement égal à ceux des alésages 52.5 et 53.5, de manière à obtenir un ajustement serré comme par exemple un ajustement de type 25 H8s7. Les zones de frettage 70 et 71 sont respectivement frettées sur les portions 52 et 53 de manière connue en soi. En référence à la figure 6, le pion d'assemblage 80 comprend un arbre 81 sur lequel est rapporté un insert 30 82 cylindrique, ici en rubis, comportant une gorge péri- phérique d'accueil de la bille 34 d'extrémité de l'organe de rétroaction 30. Un tel pion d'assemblage 80 peut être fretté ou brasé sur les portions 52 et 53. L'insert 82 occupe alors partiellement l'espace de réception 51 de 35 l'organe de distribution de puissance 50 et reçoit la 3025844 10 bille 34 d'extrémité de l'organe de réception 33. La figure 7 représente un quatrième mode de réa- lisation de l'insert 82. Selon ce mode de réalisation, deux rondelles en rubis 83 et 84 sont respectivement so- 5 lidarisées aux surfaces 52.4 et 53.4 des portions 52 et 53, par exemple par collage, brasure après métallisation des rondelles ou par des procédés de brasure active. Un pion d'assemblage 54 est ensuite fretté ou brasé sur les portions 52 et 53. Le logement d'accueil de la bille 34 10 d'extrémité de l'organe de réception 33 et défini par les rondelles de rubis 83 et 84 solidarisées aux surfaces 52.4 et 53.4 offre une résistance à l'usure améliorée. La figure 8 détaille différents modes d'assemblage des portions 52 et 53 entre elles, dont no- 15 tamment : -en figure 8.a, des alésages 90 et 91 traversent respectivement les portions 52 et 53 de part en part et le pion d'assemblage 54 s'étend sur toute la longueur des alésages 90 et 91 ; 20 -en figure 8.b, le pion d'assemblage 54 est usiné d'un seul bloc avec la portion 53 et s'étend sur toute la longueur de l'alésage 90 de la portion 52 ; -en figure 8.c, le pion d'assemblage 54 est usiné d'un seul bloc avec la portion 53 et s'étend dans 25 l'alésage 52.6 non débouchant de la portion 52. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications.

30 En particulier, - bien qu'ici la servovalve soit une servovalve comprenant un injecteur de fluide mobile vis-à-vis d'un récepteur fixe, l'invention s'applique également à un organe émetteur de fluide fixe 35 vis-à-vis d'un organe récepteur de fluide mo- 3025844 11 bile ; - bien qu'ici, l'organe de rétroaction, de la servovalve soit une tige de rétroaction, l'invention s'applique également à d'autres 5 types d'organe de rétroaction comme par exemple une lame de rétroaction, pourvue ou non d'une bille en son extrémité ; - bien qu'ici, les portions de l'organe de distribution de puissance comprennent chacune deux 10 sections cylindriques, l'invention s'applique également à un organe de distribution dont les portions comprennent un nombre différent de sections cylindriques d'obturation ; - bien qu'ici l'organe de distribution de puis- 15 sauce soit monté à coulissement dans un loge- ment tubulaire du corps de la servovalve, l'invention s'applique également à d'autres types de montage de l'organe de puissance dans le corps de la servovalve comme par exemple un 20 montage dans une chemise rapportée dans le corps de la servovalve ; - bien qu'ici l'insert destiné à recevoir l'extrémité de l'organe de rétroaction soit en rubis, l'invention s'applique également à des 25 inserts réalisés dans d'autres types de céra- miques techniques comme par exemple des inserts réalisés en saphir ; - bien qu'ici les surfaces de chacune des portions délimitant l'espace de réception reçoi- 30 vent un revêtement de céramique, l'invention s'applique également à d'autres types de traitement local de durcissement, comme par exemple une anodisation, un traitement thermique ou une projection thermique ; 35 - bien qu'ici la servovalve comprenne deux ports 3025844 12 de service, l'invention s'applique également à une servovalve ayant un nombre de différents de ports de service, comme par exemple un unique port de service ou plus de deux ; 5 - bien qu'ici le brasage soit réalisé par une brasure à l'argent fondu par induction, l'invention s'applique également à d'autres types de métaux d'apport comme par exemple l'étain ou l'or et des procédés de fusion du 10 métal d'apport à l'aide de tous moyens d'apport calorique ; - bien qu'ici, l'assemblage soit réalisé par brasage, l'invention s'applique également à tout autres procédés d'assemblage, avec ou sans ap- 15 port calorique, avec ou sans apport de matière.

Claims

REVENDICATIONS1. Servovalve hydraulique (1) comprenant : - un étage de puissance (3) comprenant un organe de distribution de puissance cylindrique (50) mobile dans un logement (6) du corps (2) de la servovalve hydraulique (1) entre deux positions extrêmes pour mettre en communication un ou plusieurs ports de service (Cl, C2) avec un port d'alimentation (P) en fluide hydraulique et un port de retour (R); - un étage de pilotage (4) comprenant un moteur couple (MC) adapté à déplacer un organe émetteur de fluide (16) relativement à un organe récepteur de fluide (15) afin d'en modifier les positions relatives de ma- nière à créer un différentiel de pression exploitable pour déplacer l'organe mobile de puissance (50) dans son logement (6), l'étage de pilotage (4) comprenant un organe de rétroaction (33) ayant une extrémité (34) reçue dans un espace de réception (51) de l'organe de distribu- tion de puissance (50), caractérisée en ce que l'organe de distribution de puissance (50) comprend deux portions (52, 53) assemblées entre elles de sorte que l'espace de réception (51) est délimité par des surfaces (52.4, 53.4) respectives de chacune des portions (52, 53).
2. Servovalve hydraulique (1) selon la revendication 1, dans laquelle les surfaces (52.4, 53.4) de chacune des portions (52, 53) délimitant l'espace de réception (51) reçoivent un traitement local de durcissement.
3. Servovalve hydraulique (1) selon la revendica- tion 1, dans laquelle l'organe de distribution de puissance (50) comprend un pion d'assemblage (54, 80) reliant les portions (52, 53) de l'organe de distribution de puissance (50).
4. Servovalve hydraulique (1) selon la revendica- 3025844 14 tion 3, dans laquelle le pion d'assemblage (54, 80) comprend un épaulement annulaire (55) définissant deux faces (56, 57) contre lesquelles viennent en appui les surfaces (52.4, 53.4) des portions (52, 53) de l'organe de distri- 5 bution de puissance (50).
5. Servovalve hydraulique (1) selon la revendication 3, dans laquelle le pion d'assemblage (54, 80) comprend une zone de guidage (58, 59) coopérant avec un alésage (52.5, 53.5) d'une portion (52, 53) de l'organe de 10 distribution de puissance (50).
6. Servovalve hydraulique (1) selon la revendication 3, dans laquelle le pion d'assemblage (54, 80) comprend une zone de brasage (60, 61).
7. Servovalve hydraulique (1) selon la revendica- 15 tion 3, dans laquelle le pion d'assemblage (54, 80) com- prend une zone de frettage (70, 71).
8. Servovalve hydraulique (1) selon la revendication 1, dans laquelle l'espace de réception (51) comprend un insert (82) destiné à recevoir l'extrémité de l'organe 20 de rétroaction (33).