La présente invention concerne une électrovanne piézo-électrique de distribution d'un fluide sous pression, ainsi qu'un procédé de commande de cette électrovanne. Il est connu de réaliser des électrovannes de distribution de fluide comportant un tiroir coulissant axialement afin d'établir différentes connexions entre des orifices extérieurs, réalisant des distributions particulières entre ces orifices. On peut en particulier prévoir des positions privilégiées du tiroir, réalisant différentes communications permettant d'alimenter par exemple un vérin 10 hydraulique ou pneumatique à double effet dans un sens ou dans l'autre. En particulier on peut distribuer un fluide hydraulique ou pneumatique. Ce type d'électrovanne est de manière connue généralement commandé par des électroaimants, présentant chacun un noyau central coulissant sous l'effet du courant électrique passant dans le bobinage dans un sens ou dans 15 l'autre, qui déplace le tiroir afin d'obtenir les différentes positions axiales. Toutefois ce type d'électrovanne n'a pas toujours la réactivité nécessaire pour obtenir des commutations très rapides entre les différentes positions du tiroir. De plus il est difficile d'obtenir de manière simple et économique des positions intermédiaires précises du tiroir de l'électrovanne entre les positions 20 privilégiées, donnant des ouvertures partielles des passages du fluide formant des restrictions assurant un contrôle du débit de ce fluide. Ce type de contrôle du débit peut permettre par exemple de régler la vitesse de coulissement d'un vérin, ou de rotation d'un moteur hydraulique ou pneumatique. 25 La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet une électrovanne de distribution de fluide, comportant un tiroir coulissant axialement dans un corps pour établir différentes connexions entre des orifices de ce corps, remarquable en ce 30 qu'elle comporte un actionneur présentant des éléments piézo-électriques qui réalisent le coulissement du tiroir.The present invention relates to a piezoelectric solenoid valve for dispensing a fluid under pressure, as well as a method for controlling this solenoid valve. It is known to provide fluid distribution solenoid valves comprising an axially sliding drawer in order to establish different connections between external openings, realizing particular distributions between these orifices. In particular, it is possible to provide preferred positions for the slide, making different communications making it possible to supply, for example, a hydraulic or pneumatic jack with double effect in one direction or the other. In particular, a hydraulic or pneumatic fluid can be dispensed. This type of solenoid valve is in known manner generally controlled by electromagnets, each having a central core sliding under the effect of the electric current passing in the coil in one direction or the other, which moves the drawer to obtain the different axial positions. However, this type of solenoid valve does not always have the necessary reactivity to obtain very fast switching between the different positions of the drawer. Furthermore, it is difficult to obtain simple and economical precise intermediate positions of the solenoid valve slide between the privileged positions, giving partial openings of the fluid passages forming restrictions to control the flow rate of this fluid. This type of flow control may allow for example to adjust the sliding speed of a cylinder, or rotation of a hydraulic or pneumatic motor. The present invention is intended in particular to avoid these disadvantages of the prior art. To this end, it proposes a fluid distribution solenoid valve comprising an axially sliding slide in a body for establishing different connections between the orifices of this body, which is remarkable in that it comprises an actuator having piezoelectric elements which realize the sliding drawer.
Un avantage de cette électrovanne de distribution est que l'actionneur du type piézo-électrique peut comporter une forte réactivité, donnant une dynamique importante au déplacement du tiroir. Elle permet aussi de limiter la consommation d'énergie et d'améliorer la précision de l'électrovanne de distribution de fluide. Ce type d'actionneur peut de plus facilement contrôler des positions intermédiaires du tiroir entre les positions privilégiées, permettant d'ajuster avec précision des débits du fluide. L'électrovanne de distribution selon l'invention peut comporter de plus une 10 ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, l'actionneur comporte plusieurs éléments piézo- électriques répartis angulairement autour de l'axe. On obtient ainsi une poussée axiale équilibrée sur le tiroir. 15 Avantageusement, l'actionneur comporte des plaques piézo-électriques disposées rad ialement, qui entraînent le tiroir par friction. Dans ce cas, chaque plaque comporte avantageusement des faces principales revêtues d'une couche métallique formant une électrode. Avantageusement, chaque plaque est pressée radialement vers le tiroir 20 par exemple par un ressort, ou encore par un élastomère, ou par tout moyen permettant de pré-contraindre chaque plaque. On obtient ainsi une pression de friction qui peut être facilement calibrée. Avantageusement, chaque plaque comporte sur sa face d'appui sur le tiroir, un bossage central réalisant cet appui. Le point d'appui sur le tiroir est 25 précis. Selon un mode de réalisation, l'actionneur piézo-électrique est disposé à l'intérieur d'un perçage axial du tiroir. Dans ce cas, avantageusement l'actionneur piézo-électrique est intégré dans la longueur axiale du tiroir. 30 Selon un autre mode de réalisation, l'actionneur piézo-électrique est disposé autour d'une partie cylindrique du tiroir. Cette électrovanne peut présenter un diamètre réduit.An advantage of this distribution solenoid valve is that the actuator of the piezoelectric type can have a high reactivity, giving a significant dynamic to the displacement of the drawer. It also limits energy consumption and improves the accuracy of the fluid distribution solenoid valve. This type of actuator can more easily control intermediate positions of the drawer between the privileged positions, allowing precise adjustment of fluid flow rates. The dispensing solenoid valve according to the invention may further comprise one or more of the following features, which may be combined with one another. Advantageously, the actuator comprises a plurality of piezoelectric elements distributed angularly about the axis. This gives a balanced axial thrust on the drawer. Advantageously, the actuator comprises radially arranged piezoelectric plates which drive the slide by friction. In this case, each plate advantageously comprises principal faces coated with a metal layer forming an electrode. Advantageously, each plate is pressed radially towards the slide 20 for example by a spring, or by an elastomer, or by any means making it possible to prestress each plate. This gives a friction pressure that can be easily calibrated. Advantageously, each plate has on its bearing surface on the drawer, a central boss performing this support. The point of support on the drawer is precise. According to one embodiment, the piezoelectric actuator is disposed inside an axial bore of the drawer. In this case, advantageously the piezoelectric actuator is integrated in the axial length of the drawer. According to another embodiment, the piezoelectric actuator is arranged around a cylindrical part of the drawer. This solenoid valve may have a reduced diameter.
L'invention a aussi pour objet un procédé de contrôle d'une électrovanne présentant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, qui commande le déplacement du tiroir de manière à obtenir une position intermédiaire entre l'ouverture et la fermeture complète d'une connexion entre des orifices du corps. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une électrovanne selon l'invention, présentant un moteur intérieur ; - la figure 2 et une vue en coupe transversale suivant le plan de coupe II-Il de cette électrovanne ; - les figures 3a, 3b et 3c sont des vues en coupe axiale de cette électrovanne, présentant successivement une première alimentation, un 15 passage fermé et une deuxième alimentation ; - la figure 4 est une vue en coupe axiale d'une électrovanne selon l'invention, présentant un moteur extérieur ; - la figure 5 et une vue en coupe transversale suivant le plan de coupe V-V de cette électrovanne ; et 20 - les figures 6a, 6b et 6c sont des vues en coupe axiale de cette électrovanne, présentant successivement une première alimentation, un passage fermé et une deuxième alimentation. Les figures 1 et 2 présentent une électrovanne de distribution d'un fluide à moteur intérieur, comportant un corps 2 globalement circulaire disposé suivant 25 un axe principal, présentant un alésage recevant de manière ajustée avec une étanchéité, un tiroir 10 qui peut coulisser axialement entre deux positions d'extrémité. Le tiroir 10 comporte sur son contour extérieur une gorge annulaire 12 qui pour une position axiale médiane de ce tiroir, se trouve en face d'un orifice 30 central 4 du corps 2, et n'atteint pas deux orifices latéraux 6, 8 qui sont un peu décalés de chaque côté.The invention also relates to a method of controlling a solenoid valve having any of the preceding characteristics, which controls the movement of the slide so as to obtain an intermediate position between the opening and the complete closure of a connection between holes in the body. The invention will be better understood and other features and advantages will appear more clearly on reading the following description given by way of example, with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 is an axial sectional view a solenoid valve according to the invention, having an internal motor; - Figure 2 and a cross-sectional view along the section plane II-II of the solenoid valve; FIGS. 3a, 3b and 3c are views in axial section of this solenoid valve, successively having a first supply, a closed passage and a second supply; - Figure 4 is an axial sectional view of a solenoid valve according to the invention, having an external motor; - Figure 5 and a cross-sectional view along the V-V section plane of the solenoid valve; and FIGS. 6a, 6b and 6c are views in axial section of this solenoid valve, successively having a first feed, a closed passage and a second feed. FIGS. 1 and 2 show a solenoid valve for dispensing a fluid with an internal motor, comprising a generally circular body 2 arranged along a main axis, having a bore receiving tightly with a seal, a slide 10 which can slide axially between two end positions. The drawer 10 has on its outer contour an annular groove 12 which for a central axial position of this drawer, is opposite a central orifice 4 of the body 2, and does not reach two lateral orifices 6, 8 which are a little staggered on each side.
Le tiroir 10 comporte un perçage axial le traversant, recevant un barillet fixe 14 raccordé sur le côté droit dans la vue en coupe axiale, à trois pattes de fixation 16 disposées à 1200, qui présentent chacune un perçage destiné à fixer l'électrovanne sur un support extérieur.The spool 10 has an axial bore therethrough, receiving a fixed barrel 14 connected on the right side in the axial sectional view, with three fastening tabs 16 arranged at 1200, each of which has a bore for fixing the solenoid valve to a valve. external support.
La face transversale des pattes 16 située du côté droit, forme un plan d'appui recevant la plaque d'une carte électronique 18 comprenant des moyens de connexion 22, qui est fixée par des vis 20 sur le barillet fixe 14. La carte électronique 18 est reliée par des liaisons électriques à trois moteurs comportant chacun une plaque rectangulaire disposée radialement 24, 10 qui sont également réparties autour de l'axe suivant un angle de 120°. Chaque plaque 24 formée par un matériau piézo-électrique, comme un cristal ou une céramique, est recouverte sur ses deux faces principales par une couche métallique constituant une électrode d'alimentation électrique de ce matériau. Chaque plaque rectangulaire 24 comporte un grand côté disposé près de 15 l'axe de l'électrovanne, qui est pressé radialement vers l'extérieur par un ressort 26, afin d'appliquer un bossage central 28 de son grand côté extérieur opposé en appui sur le perçage interne du tiroir 10. On notera que l'actionneur est axialement entièrement intégré dans le tiroir 10, ce qui donne une longueur réduite à l'électrovanne. 20 Chaque moteur peut fonctionner en particulier comme présenté par le document WO-A1-2014008394, avec une excitation de la plaque 24 par un courant alternatif suivant une fréquence ajustée sur le premier ordre de résonance vibratoire de cette plaque afin d'obtenir sa vibration, et par friction un entraînement en translation du tiroir 10. 25 On dispose notamment d'une possibilité de commande du déplacement du tiroir 10 dans les deux sens, avec une dynamique élevée. De plus on a une possibilité d'ajustage précis de toutes les positions intermédiaires entre les positions privilégiées, donnant un réglage du débit sans utiliser de composant extérieur additionnel comme un limiteur de débit. 30 En option suivant la force axiale que l'on veut obtenir sur le tiroir 10, et la dynamique recherchée, on peut disposer dans le barillet fixe 14 une seule, deux ou trois plaques 24 formant chacune un moteur, afin d'additionner les différents efforts suivant les besoins. Dans le cas de l'utilisation d'un seul ou de deux moteurs, avantageusement on remplace alors les plaques absentes par des moyens de guidage et d'appui radiaux, comme un galet de roulement, qui vont donner des appuis radiaux équivalents aux plaques restantes 24. De cette manière on obtient un guidage axial du tiroir 10 rigoureux, et une somme d'appuis radiaux sur ce tiroir qui s'annulent sensiblement pour éviter des frottements. La figure 3a présente la position axiale gauche du tiroir 10, qui met en 10 communication l'orifice central 4 avec l'orifice gauche 6 pour obtenir un passage libre entre ces deux orifices. La figure 3b présente la position médiane du tiroir 10, qui isole complètement l'orifice central 4 par rapport aux orifices latéraux 6, 8. La figure 3c présente la position axiale droite du tiroir 10, qui met en 15 communication l'orifice central 4 avec l'orifice droit 8. L'étanchéité relative entre le tiroir 10 et le corps 2 est assurée dans ce cas par un ajustement précis. On peut en complément utiliser des moyens d'étanchéité dynamique souple, comme par exemple un élastomère recouvrant le tiroir 10, de manière à obtenir une étanchéité plus élevée. 20 Les figures 4 et 5 présentent une électrovanne à moteur extérieur, comportant un corps 2 allongé axialement comprenant ses trois orifices 4, 6, 8, recevant le tiroir 10 ne présentant pas de perçage axial, qui se prolonge du côté droit par une partie cylindrique 32 de section hexagonale. Une couronne fixe 30 entourant la partie cylindrique 32 du tiroir 10, 25 comporte des logements recevant les trois plaques 24 disposées rad ialement de manière similaire, avec une répartition égale. Chaque plaque 24 est pressée radialement vers l'intérieur par un ressort 26, afin d'appliquer son bossage central 28 sur un plat de la partie cylindrique 32 du tiroir 10. 30 D'une manière similaire les plaques 24 sont alimentées par un courant alternatif présentant une fréquence ajustée, afin d'obtenir une vibration de ces plaques, et par friction un entraînement en translation du tiroir 10.The transverse face of the lugs 16 located on the right side, forms a support plane receiving the plate of an electronic card 18 comprising connecting means 22, which is fixed by screws 20 on the fixed cylinder 14. The electronic card 18 is connected by electrical connections to three motors each having a radially arranged rectangular plate 24, 10 which are also distributed around the axis at an angle of 120 °. Each plate 24 formed by a piezoelectric material, such as a crystal or a ceramic, is covered on its two main faces by a metal layer constituting an electrical supply electrode of this material. Each rectangular plate 24 has a large side disposed near the axis of the solenoid valve, which is pressed radially outwardly by a spring 26, to apply a central boss 28 of its large outer opposite side resting on the internal drilling of the spool 10. Note that the actuator is axially fully integrated in the spool 10, which gives a reduced length to the solenoid valve. Each motor can operate in particular as presented by the document WO-A1-2014008394, with excitation of the plate 24 by an alternating current at a frequency adjusted to the first vibratory resonance order of this plate in order to obtain its vibration. and by friction drive in translation of the drawer 10. In particular, it is possible to control the movement of the drawer 10 in both directions with a high dynamic range. In addition there is a possibility of precise adjustment of all the intermediate positions between the preferred positions, giving a rate adjustment without using additional external component such as a flow limiter. Optionally according to the axial force that one wants to obtain on the slide 10, and the desired dynamics, one can have in the fixed barrel 14 a single, two or three plates 24 each forming a motor, in order to add the different efforts as needed. In the case of the use of one or two motors, advantageously the missing plates are then replaced by radial guide and support means, such as a roller, which will give radial supports equivalent to the remaining plates. 24. In this way we obtain an axial guidance of the drawer 10 rigorous, and a sum of radial supports on this drawer which cancel substantially to avoid friction. FIG. 3a shows the left axial position of the slide 10, which communicates the central orifice 4 with the left orifice 6 to obtain a free passage between these two orifices. FIG. 3b shows the median position of the slide 10, which completely insulates the central orifice 4 with respect to the lateral orifices 6, 8. FIG. 3c shows the right axial position of the slide 10, which puts the central orifice 4 in communication with each other. With the right orifice 8. The relative tightness between the drawer 10 and the body 2 is ensured in this case by a precise adjustment. In addition, it is possible to use flexible dynamic sealing means, such as for example an elastomer covering the spool 10, so as to obtain a higher seal. FIGS. 4 and 5 show a solenoid valve with an external motor, comprising an axially elongated body 2 comprising its three orifices 4, 6, 8, receiving the spool 10 having no axial bore, which is extended on the right side by a cylindrical part 32 of hexagonal section. A fixed ring 30 surrounding the cylindrical portion 32 of the spool 10, 25 has housings receiving the three plates 24 arranged radially similarly, with equal distribution. Each plate 24 is pressed radially inwardly by a spring 26, in order to apply its central boss 28 to a plate of the cylindrical portion 32 of the drawer 10. In a similar manner the plates 24 are powered by an alternating current having a frequency adjusted, in order to obtain a vibration of these plates, and by friction drive in translation of the slide 10.
La couronne fixe 30 comporte du côté droit dans la vue en coupe axiale, des pattes de fixation 16 destinées à fixer l'électrovanne sur un support extérieur. La face transversale extérieure de ces pattes 16 forme un plan d'appui recevant la carte électronique 18, qui est fixée par des vis 20 sur la couronne fixe 30. On notera que l'électrovanne présentant le moteur extérieur autour du tiroir 10, comporte une longueur axiale plus importante que l'électrovanne à moteur intérieur, mais un diamètre réduit. La figure 6a présente la position axiale gauche du tiroir 10, qui met en communication l'orifice central 4 avec l'orifice gauche 6 pour obtenir un passage libre entre ces deux orifices. La figure 6b présente la position médiane du tiroir 10, qui isole complètement l'orifice central 4 par rapport aux orifices latéraux 6, 8. La figure 6c présente la position axiale droite du tiroir 10, qui met en communication l'orifice central 4 avec l'orifice droit 8. Les électrovannes présentées ci-dessus sont aussi appelées distributeurs 3/3, présentant successivement trois orifices, et trois positions privilégiées du tiroir. On peut en variante avec l'électrovanne suivant l'invention, réaliser des distributeurs comportant un nombre différent d'orifices, à partir de deux, et de positions privilégiées du tiroir. Dans tous les cas on conserve les mêmes avantages de réactivité de l'électrovanne, et de réglage précis possible des positions intermédiaires du tiroir. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus à titre d'exemple mais qu'elle comprend tous les équivalents techniques et les variantes des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons possibles.The fixed ring 30 comprises on the right side in the axial sectional view, fixing lugs 16 for fixing the solenoid valve on an external support. The outer transverse face of these tabs 16 forms a support plane receiving the electronic card 18, which is fixed by screws 20 on the fixed ring 30. It will be noted that the solenoid valve having the external motor around the slide 10, has a axial length greater than the internal motor solenoid valve, but a reduced diameter. FIG. 6a shows the left axial position of the slide 10, which puts the central orifice 4 in communication with the left orifice 6 to obtain a free passage between these two orifices. FIG. 6b shows the median position of the slide 10, which completely isolates the central orifice 4 with respect to the lateral orifices 6, 8. FIG. 6c shows the right axial position of the slide 10, which puts the central orifice 4 in communication with the right orifice 8. The solenoid valves presented above are also called 3/3 distributors, having successively three orifices, and three preferred positions of the drawer. Alternatively with the solenoid valve according to the invention, provide distributors having a different number of orifices, from two, and preferred positions of the drawer. In all cases, the same advantages of reactivity of the solenoid valve and precise adjustment of the intermediate positions of the slide can be maintained. It goes without saying that the invention is not limited to the embodiment described above by way of example but that it includes all the technical equivalents and variants of the means described and their possible combinations.