WO2021180960A1 - Servovalve a actionneur lineaire et retroaction mecanique - Google Patents

Servovalve a actionneur lineaire et retroaction mecanique Download PDF

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WO2021180960A1
WO2021180960A1 PCT/EP2021/056407 EP2021056407W WO2021180960A1 WO 2021180960 A1 WO2021180960 A1 WO 2021180960A1 EP 2021056407 W EP2021056407 W EP 2021056407W WO 2021180960 A1 WO2021180960 A1 WO 2021180960A1
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servovalve
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lever
link
fluid
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PCT/EP2021/056407
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English (en)
Inventor
Matthieu PAPOIN
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Safran Aerosystems Hydraulics
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/042—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure
    • F15B13/043—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves
    • F15B13/0436—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves the pilot valves being of the steerable jet type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/042—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure
    • F15B13/043—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves
    • F15B13/0438—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves the pilot valves being of the nozzle-flapper type

Definitions

  • the invention relates to the field of hydraulic servo valves and more particularly to servovalves with a pilot stage comprising a linear actuator.
  • a conventional servovalve consists of a control stage controlling a mobile power distribution member of a power stage.
  • the function of the power stage is to deliver a pressure or a flow rate proportional to an instruction transmitted to the pilot stage.
  • the pilot stage comprises two hydraulic elements, namely a hydraulic emitter (nozzle or ejector) and a hydraulic receiver (pallet, deflector or fixed receiver) whose modification of their relative position generates pressure differentials which are used to finely move a mobile power distribution member from the power stage of the servovalve.
  • This mobile power distribution member slides in a cylindrical jacket located in the body of the servovalve.
  • the position of the hydraulic transmitter or receiver is controlled by a torque motor which moves one of the hydraulic elements of the control stage opposite the other.
  • the movement of the mobile power distribution member in its jacket then puts in communication a set of drilled channels and openings, the arrangement of which makes it possible to deliver a pressure or a flow rate, proportional to the displacement of said mobile distribution member. power.
  • a mechanical feedback rod rigidly integral with that of the hydraulic transmitter or receiver which is movable is connected to the mechanical distribution member.
  • a position sensor measures the position of the power component and controls the linear actuator via dedicated power electronics to provide electronic feedback similar to that performed mechanically by the feedback rod in the case of 'a servovalve.
  • Such electronics are expensive and have an unfavorable impact on the size, weight and reliability of a valve service.
  • the invention intended to improve the reliability of a servovalve.
  • a servovalve with a piloting stage comprising a hydraulic element for ejecting a jet of fluid and a hydraulic element for receiving the jet of fluid, the hydraulic elements being able to be moved relative to each other. so as to modify their relative position and thus generate a pressure differential which can be used to move a power distribution member of the servovalve, one of the two elements being fixedly mounted on a body of the servovalve and the other of the elements.
  • the control stage comprising a linear actuator comprising a main pusher arranged to selectively exert on the support a force tending to modify the relative position of the hydraulic elements , the control stage also comprising a lever provided with a force transfer interface comprising a first point of application of an output force from the main pusher the on the lever and a second point of transmission of the output force from the lever to the support, the lever also being connected at a third point of connection with the power distribution member, the first point of application and the second transmission point being located on either side of a first plane extending parallel to an exit direction of the main pusher and perpendicular to a neutral fiber of the lever.
  • a servovalve is then obtained provided with a position feedback device which allows the use of a linear actuator without recourse to a displacement sensor of the power distribution member. The fully mechanical feedback greatly improves the reliability of the servovalve according to the invention.
  • connection interface is arranged so that the connection at the first point of application or the second transmission point is a point connection or a ball joint or a linear connection or a pivot connection.
  • the vibration behavior of the servovalve is improved when the force transfer interface comprises a cam or even when the cam is arranged to provide a pivot connection at the second transmission point and / or when the support is connected to the body of the valve. the servovalve by a recess.
  • the force transfer interface comprises a first portion extending in a first direction secant to the neutral fiber of the lever and a second portion extending in a second direction secant to the first direction. and / or that the force transfer interface also comprises a third portion extending in a third direction secant to the neutral fiber of the lever and a fourth portion extending in a fourth direction secant to the third direction.
  • the second transmission point acts on an auxiliary pusher which comes into contact with the rod in order to push the latter.
  • the fixed hydraulic element can be a fluid receiver and the hydraulic element carried by the rod is a fluid ejector or the fixed hydraulic element can be a fluid ejector and the movable element a fluid receiver.
  • the linear actuator comprises a piezoelectric actuator.
  • FIG. 1 is a schematic view of the servovalve according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a schematic view of a lever according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a schematic view of the servovalve of Figure 1 in a first transient state
  • - Figure 4 is a schematic view of the servovalve of Figure 1 in a second transient state
  • FIG. 5 is a schematic view of the servovalve of Figure 1 in a third transient state.
  • FIG. 6 is a schematic view of the servovalve of Figure 1 in a fourth transient state
  • FIG. 7 is a schematic view of the servovalve of Figure 1 in a fifth transient state
  • - Figure 8 is a schematic detail view of a sink according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 9 is a schematic front view of the lever of Figure 8 placed in position
  • FIG. 10 is a schematic top view of the sink of Figure 9;
  • FIG. 1 it is a schematic detail view of a sink according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 12 is a schematic detail view of the sink of Figure 10 in a first state
  • - Figure 13 is a schematic detail view of the sink of Figure 10 in a second state
  • - Figure 14 is a schematic detail view of a sink according to a fourth embodiment of
  • the invention is illustrated here in application to a two-stage barometric flow control servovalve, including a pilot stage.
  • the invention is not limited to this application, and could be used for other types of servovalves.
  • the servovalve generally designated 100, comprises a body 1 in which a power distribution member 2 is mounted to slide in a sealed manner in a cylindrical housing 3, forming the distribution stage.
  • the power distribution member 2 is movable between two extreme positions and is shaped to delimit in the housing 3 sealed chambers C1, C2, C3, C4 to put in communication respectively, according to the extreme position of the power distribution member 2 in relation to a centered position (or neutral position):
  • the control of the sliding of the power distribution member 2 in the housing 3 is provided by means of pilot chambers 4, 5 which are supplied with pressurized fluid by a pressure distribution member, in this case a fixed receiver 6.
  • the receiver 6 comprises two orifices 7 and 8 and a receptacle 9.
  • the orifices 7 and 8 are respectively placed in fluid communication, via conduits 10 and 11, with the pilot chambers 4 and 5.
  • the receptacle 9 is for its part connected. the return R via a conduit 12.
  • the control stage 20 of the servovalve 100 com takes a rod 21 rotatably mounted at its first end 22 on the body 1.
  • the rod 21 comprises a second free end 23 on which is mounted a fluid ejector 30 which comes opposite the receiver 6.
  • a pressure spring 24 mounted to bear between the body 1 and a portion 25 of the rod 21 exerts a return force on the rod 21 to cause it to rotate around the first end 22 in a counterclockwise direction according to the representation of FIG. 1.
  • the rod 21 comprises an internal duct 31 for supplying fluid to the fluid ejector 30. This internal duct 31 is fluidly connected to the supply port P of the servovalve 100 by a 32 drilled pipe in the body 1.
  • the control stage 20 comprises a piezoelectric linear actuator 40 which comprises a main pusher. cipal 41 to selectively exert a force on the rod 21.
  • the piloting stage also comprises a lever 50 placed between the main pusher 41 and a first end 61 of an auxiliary pusher 60 slidably mounted on the body 1.
  • the second end 62 of the auxiliary push 60 comes into contact with the portion 25 of the rod 21.
  • the lever 50 is provided at its first end 51 with a force transfer interface 52.
  • the force transfer interface 52 comprises a first ceramic half-sphere 53 with a first center 53.1 and which protrudes from the first face 54 of lever 50.
  • a second ceramic hemisphere 55 with a second center 55.1 projects from the second face 56 of lever 50 opposite to the first face 54.
  • the first hemisphere 53 and the second hemisphere 55 are located so that the first orthogonal projection 57.1 of the first center 53.1 on a neutral fiber 57 of the lever 50 and the second orthogonal projection 57.2 of the second center on a neutral fiber 57 of the lever 50 are separated by a distance d53-55 no nothing.
  • the second end 58 of the lever 50 comprises a tungsten carbide ball 59 which is received in a groove 13 of the power distribution member 2.
  • an output force Fs from the main pusher 41 is applied to a first point 70 of the first half-sphere 53.
  • the output force Fs is then transmitted through a second point 71 of the second half-sphere 55 to the first end 61 of the auxiliary pusher 60.
  • the second end 62 of the auxiliary pusher 60 then acts on the rod 21 against the force of the spring 24 to move the fluid ejector 30 towards the first orifice 7.
  • a withdrawal of the main pusher 41 causes, in a homologous manner, it displaces ment of the fluid ejector 30 towards the second orifice 8 under the effect of the spring 24.
  • the latter exerts a force on the rod 21 which tends to move the fluid ejector 30 mounted on the end 23 of the rod 21 towards the receiver 6.
  • the first point 70 corresponds to a first point
  • the ball 59 constitutes a third point of connection 73 with the power distribution member 2.
  • the first point 70 of application of the output force Fs of the main pusher 41 on the lever 50 and the second point 71 of transmission of the output force Fs from the lever 50 to the rod 21 are located on either side of a first plane Pi extending parallel to a direction Oy of exit from the main pusher 41 and perpendicular to the neutral fiber 57 of the lever 50.
  • the pressure differential thus created between the pilot chambers 4 and 5 causes a displacement of the power distribution member 2 in its housing 3 to the right according to the representation of FIGS. 1 and 3 (increase in the volume of the piloting 4).
  • the use port U1 is then placed in fluid communication with the supply port P (FIG. 4).
  • the third point 73 translates to the right (according to the representation in FIG. 4) which causes the lever 50 to pivot around the third point 73.
  • This translation causes a displacement of the second point of contact 71 to the right (according to the representation of FIG. 4), which reduces the force transmitted by the second point 71 of the lever 50 to the auxiliary pusher 60 (FIG. 4) and causes a return of the rod 21 in its initial position ( Figure 5).
  • the servovalve then returns to its equilibrium state.
  • Figures 4 and 5 decompose the movement of the lever 50 and the auxiliary pusher 60 and show a distance from the second point 71 of the lever 50 and the first end 61 for clarity ( Figure 4).
  • Figure 4 Those skilled in the art will understand on reading the description that the rotational movement of the lever 50 around the third point 73 and the displacement of the auxiliary pusher 60 to the left according to the representation of FIGS. 4 and 5) are simultaneous.
  • Ue When a zero input voltage Ue is applied to the terminals of the actuator 40, this voltage Ue causes a retraction of the main pusher 41 which, under the effect of the spring 24, causes a rotation Ri of the lever 50 around the third point 73 (in a clockwise direction according to the representation of FIG.
  • a servovalve 100 provided with a position feedback device which allows the use of a linear actuator without recourse to a displacement sensor of the power distribution member 2.
  • the entirely mechanical feedback greatly improves the performance. reliability of the servovalve according to the invention.
  • the first link point and the second link point are always located on either side in the foreground PI regardless of the position of the power distribution member 2 in its housing.
  • the force transfer interface 52 comprises a cam 80.
  • the cam 80 is here a disc with center O provided in its lower right quarter (according to the representation of FIG. 8). of a first bore 81.
  • the cam 80 is received in a groove 82 opening onto the end 61 of the auxiliary pusher 60.
  • a pin 83 is engaged in a second bore 84 of the auxiliary pusher 60 and passes through the first bore 81 to produce a pi vot 83.1 link at the second link point 71.
  • the first connection point 70 is provided by the right quadrants
  • the interface 52 is made of steel and comprises a first portion 90 extending in a first direction 090 secant to the neutral fiber 57 of the lever 50 and a second portion 91 extending in a second direction 091 secant to the first direction 090.
  • the first portion 90 is of section smaller than the section of the second portion 91 and produces a first inflection point 92 allowing rotation of the second portion 91 relative to the first portion 90.
  • the interface 52 comprises a third portion 93 extending in a third direction 093 secant to the neutral fiber 57 of the lever 50 and a fourth portion 94 extending in a fourth direction 094 secant to the third direction 083.
  • the third portion 93 is of section smaller than the section of the fourth portion 94 and achieves a second inflection point 95 allowing rotation of the fourth portion 94 relative to the third portion 93.
  • the first point of inflection 92 and the second point of inflection 95 correspond respectively to the first point 70 of connection and to the second point 71 of the connection.
  • Figures 11 and 12 show two states of the interface 52 and of the lever 50 subjected to the movements of the main pusher 41 and of the auxiliary pusher 60.
  • the lever 50 acts directly on the rod 21 to push the latter.
  • the first point 70 is a first point of application of the output force Fs of the actuator 40.
  • the second point 71 is a second point of transmission of the output force Fs of the actuator 40.
  • connection point or other types of connection such as a ball joint, a linear link or a link its pivot;
  • the invention also applies to other types of connections of the rod on the body of the servovalve, such as for example a recess or a torsion column attached to a welded frame, machined in the body of the servovalve, or still fitted onto the body of the servovalve;
  • the rod comprises an internal conduit for supplying fluid to the fluid ejector
  • the invention also applies to other types of fluid supply such as for example a supply by flexible or by an external duct attached to the rod;
  • the actuator is a piezoelectric actuator
  • the invention also applies to other types of linear actuators such as for example an electric, pneumatic or hydraulic cylinder
  • the fixed hydraulic element is a fluid receiver and the element mounted at the end of the rod is a fluid emitter
  • the invention also applies to a fluid emitter fixed to a body of the servovalve and to a fluid receiver, such as for example a deflector or a pallet, mounted at the end of the rod;
  • pilot stage comprises a rod on which is mounted a fluid ejector
  • the invention applies to other types of support such as for example a blade
  • control stage comprises a spring pressing on the rod
  • the invention also applies to other means of return in position, such as for example a fitting of the rod or a hydraulic spring.
  • the invention is moreover operational without means for returning the support to position, for example when a second piezoelectric actuator is positioned facing the first on the other side of the rod and its control is matched to that of the first.
  • the transfer interface is positioned at a first end of the lever
  • the invention also applies to a transfer interface located at a distance from one end of the lever;
  • the second end of the rod comprises a tungsten carbide ball which is received in a groove of the power distribution member, the invention applies to other connecting means for producing a third connection point such as a ball joint, a pivot.

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Abstract

Servovalve (100) à étage de pilotage (20) comportant deux éléments hydrauliques (30, 6) pouvant être déplacés l'un par rapport à l'autre pour déplacer un organe de distribution de puissance (2) l'étage de pilotage (20) comprenant un actionneur linéaire (40) comportant un poussoir principal (41) agencé pour modifier la position relative des éléments hydrauliques (30, 6). l'étage de pilotage (20) comprenant également un levier (50) de rétroaction en position.

Description

SERVOVALVE A ACTIONNEUR LINEAIRE ET RETROACTION MECANIQUE
DOMAINE DE 1/ INVENTION
1/invention concerne le domaine des servovalves hydrauliques et plus particulièrement les servovalves à étage de pilotage comprenant un actionneur linéaire.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
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 éjecteur) et un récepteur hydraulique (palette, déflec teur ou récepteur fixe) dont la modification de leur po sition relative génère des différentiels de pression qui sont exploités pour déplacer finement un organe mobile de distribution de puissance de l'étage de puissance de la servovalve. Cet organe mobile de distribution de puis sance coulisse dans une chemise cylindrique implantée dans le corps de la servovalve. Généralement, la position de l'émetteur ou du récepteur hydraulique est pilotée par un moteur couple qui déplace l'un des éléments hydrau liques de l'étage de pilotage en regard de l'autre. Le déplacement de l'organe mobile de distribution de puis sance dans sa chemise met alors en communication un en semble de canaux forés et de lumières dont l'agencement permet de délivrer une pression ou un débit, proportion nels au déplacement dudit organe mobile de distribution de puissance. Une tige de rétroaction mécanique rigide ment solidaire de celui de l'émetteur ou du récepteur hy draulique qui est mobile est reliée à l'organe de distri bution mécanique. Il existe des servovalves dans lesquelles le dé placement de l'émetteur ou du récepteur hydraulique est provoqué par un actionneur linéaire. Un capteur de posi tion mesure la position de l'organe de puissance et pi- lote l'actionneur linéaire via une électronique de puis sance dédiée pour assurer une rétroaction électronique de manière similaire à celle effectuée mécaniquement par la tige de rétroaction dans le cas d'une servovalve. Une telle électronique est coûteuse et impacte défavorable- ment l'encombrement, la masse et la fiabilité d'une ser vovalve.
OBJET DE L'INVENTION
L'invention
Figure imgf000004_0001
pour objet d'améliorer la fiabilité d'une servovalve.
RESUME DE L'INVENTION
A cet effet, on prévoit une servovalve à étage de pilo tage comportant un élément hydraulique pour éjecter un jet de fluide et un élément hydraulique pour recevoir le jet de fluide, les éléments hydrauliques pouvant être dé placés l'un par rapport à l'autre de sorte à modifier leur position relative et ainsi générer un différentiel de pression exploitable pour déplacer un organe de dis- tribution de puissance de la servovalve, l'un des deux éléments étant monté fixe sur un corps de la servovalve et l'autre des éléments étant monté en l'extrémité mobile d'un support relié au corps de la servovalve, l'étage de pilotage comprenant un actionneur linéaire comportant un poussoir principal agencé pour exercer sélectivement sur le support un effort tendant à modifier la position rela tive des éléments hydrauliques, l'étage de pilotage com prenant également un levier pourvu d'une interface de transfert d'effort comportant un premier point d'application d'un effort de sortie du poussoir principal sur le levier et un deuxième point de transmission de l'effort de sortie depuis le levier vers le support , le levier étant également relié en un troisième point de liaison avec l'organe de distribution de puissance, le premier point d'application et le deuxième point de transmission étant situés de part et d'autre d'un premier plan s'étendant parallèlement à une direction de sortie du poussoir principal et perpendiculairement à une fibre neutre du levier. On obtient alors une servovalve pourvue d'un dispositif de rétroaction en position qui permet l'utilisation d'un actionneur linéaire sans recours à un capteur de déplace ment de l'organe de distribution de puissance. La ré troaction entièrement mécanique améliore grandement la fiabilité de la servovalve selon l'invention.
Avantageusement, l'interface de liaison est agencée de manière à ce que la liaison en le premier point d'application ou le deuxième point de transmission soit une liaison ponctuelle ou une liaison rotule ou une liai- son linéaire ou une liaison pivot.
Le comportement en vibration de la servovalve est amélio ré lorsque l'interface de transfert d'effort comprend une came voir lorsque la came est agencée pour réaliser une liaison pivot en le deuxième point de transmission et/ou lorsque le support est relié au corps de la servovalve par un encastrement.
Selon un mode de réalisation particulier, l'interface de transfert d'effort comprend une première portion s'étendant selon une première direction sécante à la fibre neutre du levier et une deuxième portion s'étendant selon une deuxième direction sécante à la première direc tion et/ou que l'interface de transfert d'effort comprend également une troisième portion s'étendant selon une troisième direction sécante à la fibre neutre du levier et une quatrième portion s'étendant selon une quatrième direction sécante à la troisième direction.
Avantageusement également, le deuxième point de transmis sion agit sur un poussoir auxiliaire qui vient au contact de la tige pour pousser celle-ci.
L'élément hydraulique fixe peut être un récepteur de fluide et l'élément hydraulique porté par la tige est un éjecteur de fluide ou l'élément hydraulique fixe peut être un éjecteur de fluide et l'élément mobile un récep- teur de fluide.
Selon un mode de réalisation préféré, l'actionneur li néaire comprend un actionneur piézo-électrique.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de 1'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
- La figure 1 est une vue schématique de la servovalve selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique d'un levier selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 3 est une vue schématique de la servovalve de la figure 1 dans un premier état transitoire; - la figure 4 est une vue schématique de la servovalve de la figure 1 dans un deuxième état transitoire ;
- la figure 5 est une vue schématique de la servovalve de la figure 1 dans un troisième état transitoire.
- la figure 6 est une vue schématique de la servovalve de la figure 1 dans un quatrième état transitoire;
- la figure 7 est une vue schématique de la servovalve de la figure 1 dans un cinquième état transitoire ; - la figure 8 est une vue schématique de détail d'un le vier selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 9 est une vue schématique de face du levier de la figure 8 placé en situation ;
- la figure 10 est une vue schématique de dessus du le vier de la figure 9 ;
- la figure il est une vue schématique de détail d'un le vier selon un troisième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 12 est une vue schématique de détail du le vier de la figure 10 dans un premier état ;
- la figure 13 est une vue schématique de détail du le vier de la figure 10 dans un deuxième état ; - la figure 14 est une vue schématique de détail d'un le vier selon un quatrième mode de réalisation de
1'invention .
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures 1 et 2, l'invention est ici illustrée en application à une servovalve de régula tion de débit barométrique à deux étages dont un étage de pilotage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à cette application, et pourra être utilisée pour d'autres types de servovalves.
La servovalve, généralement désignée 100, com porte un corps 1 dans lequel un organe de distribution de puissance 2 est monté pour coulisser à étanchéité dans un logement 3 cylindrique en formant l'étage de distribu- tion. L'organe de distribution de puissance 2 est mobile entre deux positions extrêmes et est conformé pour déli miter dans le logement 3 des chambres étanches Cl, C2, C3, C4 pour mettre en communication respectivement, selon la position extrême de l'organe de distribution de puis sance 2 par rapport à une position centrée (ou position neutre) :
- soit un port d'alimentation P avec un premier port d'utilisation Ul, et un port de retour R avec un deuxième port d'utilisation U2,
- soit le port d'alimentation P avec le deuxième port d'utilisation U2, et le port de retour R avec le premier port d'utilisation Ul. Le contrôle du coulissement de l'organe de distribution de puissance 2 dans le logement 3 est assuré au moyen de chambres de pilotage 4,5 qui sont alimentées en fluide sous pression par un organe de répartition de pression, en l'occurrence ici un récepteur 6 fixe. Le récepteur 6 comprend deux orifices 7 et 8 et un réceptacle 9. Les orifices 7 et 8 sont respectivement mis en communication fluidique, via des conduits 10 et il, avec les chambres de pilotage 4 et 5. Le réceptacle 9 est quant à lui relié au retour R par un conduit 12. L'étage de pilotage 20 de la servovalve 100 com prend une tige 21 montée à rotation en sa première extré mité 22 sur le corps 1. La tige 21 comprend une deuxième extrémité 23 libre sur laquelle est monté un éjecteur à fluide 30 qui vient en regard du récepteur 6. Un ressort 24 de pression monté en appui entre le corps 1 et une portion 25 de la tige 21 exerce un effort de rappel sur la tige 21 pour en provoquer une rotation autour de la première extrémité 22 dans un sens antihoraire selon la représentation de la figure 1. La tige 21 comprend un conduit interne 31 d'amenée de fluide à l'éjecteur à fluide 30. Ce conduit interne 31 est fluidiquement relié au port d'alimentation P de la servovalve 100 par un con duit 32 foré dans le corps 1.
L'étage 20 de pilotage comprend un actionneur li néaire 40 piézoélectrique qui comprend un poussoir prin- cipal 41 pour exercer sélectivement un effort sur la tige 21.
L'étage de pilotage comprend également un levier 50 placé entre le poussoir principal 41 et une première extrémité 61 d'un poussoir auxiliaire 60 monté à coulis sement sur le corps 1. La deuxième extrémité 62 du pous soir auxiliaire 60 vient au contact de la portion 25 de la tige 21.
Le levier 50 est pourvu en sa première extrémité 51 d'une interface de transfert d'effort 52. L'interface de transfert d'effort 52 comporte une première demi- sphère 53 en céramique de premier centre 53.1 et qui vient en saillie de la première face 54 du levier 50. Une deuxième demi-sphère 55 en céramique de deuxième centre 55.1 vient en saillie de la deuxième face 56 du levier 50 opposée à la première face 54. La première demi-sphère 53 et la deuxième demi-sphère 55 sont implantées de manière à ce que le premier projeté orthogonal 57.1 du premier centre 53.1 sur une fibre neutre 57 du levier 50 et le deuxième projeté orthogonal 57.2 du deuxième centre sur une fibre neutre 57 du levier 50 soient séparés par une distance d53-55 non nulle.
La deuxième extrémité 58 du levier 50 comprend une bille 59 en carbure de tungstène qui est reçue dans une gorge 13 de l'organe de distribution de puissance 2.
Ainsi un effort de sortie Fs du poussoir princi pal 41 est appliqué sur un premier point 70 de la pre mière demi-sphère 53. L'effort de sortie Fs est ensuite transmis par un deuxième point 71 de la deuxième demi- sphère 55 à la première extrémité 61 du poussoir auxi liaire 60. La deuxième extrémité 62 du poussoir auxi liaire 60 agit alors sur la tige 21 à l'encontre de l'effort du ressort 24 pour déplacer l'éjecteur à fluide 30 vers le premier orifice 7. Un retrait du poussoir principal 41 provoque, de manière homologue, le déplace- ment de l'éjecteur à fluide 30 vers le deuxième orifice 8 sous l'effet du ressort 24. Ainsi, selon la tension ap pliquée aux bornes de l'actionneur 40, celui-ci exerce un effort sur la tige 21 qui tend à déplacer l'éjecteur à fluide 30 monté sur l'extrémité 23 de la tige 21 en re gard du récepteur 6.
Le premier point 70 correspond à un premier point
70 d'application de l'effort de sortie. Le deuxième point
71 correspond à un deuxième point 71 d'application de transmission de l'effort de sortie. La bille 59 constitue un troisième point de liaison 73 avec l'organe de distri bution de puissance 2.
Comme visible en figure 1, le premier point 70 d'application de l'effort de sortie Fs du poussoir prin- cipal 41 sur le levier 50 et le deuxième point 71 de transmission de l'effort de sortie Fs depuis le levier 50 vers la tige 21 sont situés de part et d'autre d'un pre mier plan Pi s'étendant parallèlement à une direction Oy de sortie du poussoir principal 41 et perpendiculairement à la fibre neutre 57 du levier 50.
En fonctionnement, et comme représenté en figure 1, lors de l'application d'une tension Ue correspondant à la moitié d'une tension nominale Un d'utilisation aux bornes de l'actionneur 40, le poussoir principal 41 de l'actionneur 40 est à mi-course. La servovalve 100 est dans son état d'équilibre et l'éjecteur 30 éjecte un jet de fluide vers le réceptacle 9. Aucun différentiel de pression n'est créé entre les chambres de pilotage 4 et 5 et l'organe de distribution de puissance 2 demeure en po- sition neutre, les ports d'utilisation U1 et U2 sont iso lés du port d'alimentation P.
Lorsque l'on applique une tension Ue d'entrée correspondant à la tension nominale Un d'utilisation aux bornes de l'actionneur 40, cette tension Ue provoque une sortie du poussoir principal 41 à 100% de sa course qui, en agissant sur le premier point 70 provoque une rotation du levier 50 autour du troisième point 73 (selon un sens antihoraire selon la représentation de la figure 3) et induit un déplacement du deuxième point 71 qui provoque une translation du poussoir auxiliaire 60 à l'encontre de l'effort du ressort 24. L'éjecteur 30 se retrouve alors face à l'orifice 7 et éjecte un jet de fluide vers l'orifice 7 (figure 3). Le différentiel de pression ainsi créé entre les chambres de pilotage 4 et 5 entraine un déplacement de l'organe de distribution de puissance 2 dans son logement 3 vers la droite selon la représenta tion des figures 1 et 3 (augmentation du volume de la chambre de pilotage 4). Le port d'utilisation U1 est alors mis en communication fluidique avec le port d'alimentation P (figure 4). Au cours du déplacement de l'organe de distribution de puissance 2, le troisième point 73 translate vers la droite (selon la représenta tion de la figure 4) ce qui entraine un pivotement du le vier 50 autour du troisième point 73. Cette translation provoque un déplacement du deuxième point de contact 71 vers la droite (selon la représentation de la figure 4), ce qui réduit l'effort transmis par le deuxième point 71 du levier 50 au poussoir auxiliaire 60 (figure 4) et pro voque un retour de la tige 21 en sa position initiale (figure 5). La servovalve retourne alors à son état d'équilibre.
Les représentations des figures 4 et 5 décompo sent le mouvement du levier 50 et du poussoir auxiliaire 60 et représentent un éloignement du deuxième point 71 du levier 50 et de la première extrémité 61 à des fins de clarté (figure 4). L'homme du métier saisit à la lecture de la description que le mouvement de rotation du levier 50 autour du troisième point 73 et le déplacement du poussoir auxiliaire 60 vers la gauche selon la représen tation des figures 4 et 5) sont simultanés. Lorsque l'on applique une tension Ue d'entrée nulle aux bornes de l'actionneur 40, cette tension Ue provoque une rétraction du poussoir principal 41 qui, sous l'effet du ressort 24, provoque une rotation Ri du levier 50 autour du troisième point 73 (selon un sens ho raire selon la représentation de la figure 6) et induit un déplacement du deuxième point 71 qui provoque une translation du poussoir auxiliaire 60 vers la droite (se lon la représentation de la figure 3). L'éjecteur 30 se retrouve alors face à l'orifice 8 et éjecte un jet de fluide vers l'orifice 8 (figure 6). Le différentiel de pression ainsi créé entre les chambres de pilotage 4 et 5 entraine un déplacement de l'organe de distribution de puissance 2 dans son logement 3 vers la gauche selon la représentation des figures 1 et 6 (augmentation du volume de la chambre de pilotage 5). Le port d'utilisation U2 est alors mis en communication fluidique avec le port d'alimentation P (figure 7). Au cours du déplacement de l'organe de distribution de puissance 2, le troisième point 73 translate vers la gauche (selon la représenta tion de la figure 7) ce qui entraine un pivotement du le vier 50 autour du premier point 70. Cette translation provoque un déplacement du deuxième point 71 vers la gauche (selon la représentation de la figure 7), ce qui provoque un déplacement du poussoir auxiliaire 60 vers la gauche (selon la représentation de la figure 7) et un re tour de la tige 21 en sa position initiale (figure 7).
On obtient alors une servovalve 100 pourvue d'un dispositif de rétroaction en position qui permet l'utilisation d'un actionneur linéaire sans recours à un capteur de déplacement de l'organe de distribution de puissance 2. La rétroaction entièrement mécanique amé liore grandement la fiabilité de la servovalve selon l'invention. Le premier point de liaison et le deuxième point de liaison sont toujours situés de part et d'autre du premier plan PI quelle que soit la position de l'organe de distribution de puissance 2 dans son loge ment.
Les éléments identiques ou analogues à ceux pré- cédemment décrits porteront une référence numérique aug mentée d'une centaine dans la description qui suit des deuxièmes et troisièmes modes de réalisation de 1'invention. Selon un deuxième mode de réalisation représenté en figure 8 l'interface de transfert d'effort 52 comprend une came 80. La came 80 est ici un disque de centre O pourvu en son quart inférieur droit (selon la représenta tion de la figure 8) d'un premier alésage 81. La came 80 est reçue dans une rainure 82 débouchant sur l'extrémité 61 du poussoir auxiliaire 60. Un axe 83 est engagé dans un deuxième alésage 84 du poussoir auxiliaire 60 et tra verse le premier alésage 81 pour réaliser une liaison pi vot 83.1 en le deuxième point 71 de liaison. Le premier point de liaison 70 est assurée par les quadrants droits
(selon la représentation de la figure 9 et le deuxième point 71 de liaison est assuré par la liaison pivot 83.1.
Selon un troisième mode de réalisation représenté en figure 10, l'interface 52 est en acier et comprend une première portion 90 s'étendant selon une première direc tion 090 sécante à la fibre neutre 57 du levier 50 et une deuxième portion 91 s'étendant selon une deuxième direc tion 091 sécante à la première direction 090. La première portion 90 est de section inférieure à la section de la deuxième portion 91 et réalise un premier point d'inflexion 92 autorisant une rotation de la deuxième portion 91 relativement à la première portion 90. De ma nière symétrique par rapport à un plan P57 comprenant la fibre neutre 57, l'interface 52 comprend une troisième portion 93 s'étendant selon une troisième direction 093 sécante à la fibre neutre 57 du levier 50 et une qua trième portion 94 s'étendant selon une quatrième direc tion 094 sécante à la troisième direction 083. La troi sième portion 93 est de section inférieure à la section de la quatrième portion 94 et réalise un deuxième point d'inflexion 95 autorisant une rotation de la quatrième portion 94 relativement à la troisième portion 93.
Le premier point d'inflexion 92 et le deuxième point d'inflexion 95 correspondent respectivement au pre- mier point 70 de liaison et au deuxième point 71 de liai son. Les figures il et 12 représentent deux états de l'interface 52 et du levier 50 soumis aux déplacements du poussoir principal 41 et du poussoir auxiliaire 60.
Selon un quatrième mode de réalisation de l'invention représenté en figure 13, le levier 50 agit directement sur la tige 21 pour pousser celle-ci.
Le premier point 70 est un premier point d'application de l'effort de sortie Fs de l'actionneur 40. Le deuxième point 71 est un deuxième point de trans- mission de l'effort de sortie Fs de l'actionneur 40.
L'invention n'est bien sûr pas limitée à ce qui vient d'être décrit, mais englobe toute variante entrant dans le cadre défini par les revendications. En particulier,
- bien qu'ici les liaisons en le premier point et le deuxième point sont, ici, des liaisons ponctuelles ré alisées par contact d'une sphère sur un plan, l'invention s'applique également à d'autres manières de réaliser une liaison ponctuelle ou d'autres types de liaison telle qu'une liaison rotule, une liaison linéaire ou une liai son pivot ;
- bien qu'ici la tige soit montée à rotation en sa première extrémité sur le corps, l'invention s'applique également à d'autres types de liaisons de la tige sur le corps de la servovalve, comme par exemple un encastrement ou une colonne de torsion rapportée sur un cadre soudé, usiné dans le corps de la servovalve, ou en core emmanché sur le corps de la servovalve ; - bien qu'ici la tige comprenne un conduit in terne d'amenée de fluide à l'éjecteur de fluide, l'invention s'applique également à d'autres types d'alimentation en fluide comme par exemple une alimenta tion par flexible ou par un conduit externe rapporté sur la tige ;
- bien qu'ici l'actionneur soit un actionneur piézoélectrique, l'invention s'applique également à d'autres types d'actionneurs linéaires comme par exemple un vérin électrique, pneumatique ou hydraulique ; - bien qu'ici l'élément hydraulique fixe soit un récepteur de fluide et l'élément monté en l'extrémité de la tige soit un émetteur de fluide, l'invention s'applique également à un émetteur de fluide fixé sur un corps de la servovalve et à un récepteur de fluide, comme par exemple un déflecteur ou une palette, monté en l'extrémité de la tige ;
- bien qu'ici l'étage de pilotage comprenne une tige sur laquelle est monté un éjecteur à fluide, l'invention s'applique à d'autres types de support comme par exemple une lamelle ;
- bien qu'ici l'étage de pilotage comprenne un ressort appuyant sur la tige, l'invention s'applique éga lement à d'autres moyens de rappel en position, comme par exemple un encastrement de la tige ou un ressort hydrau lique. L'invention est d'ailleurs opérationnelle sans moyens de rappel du support en position comme par exemple lorsqu'un deuxième actionneur piézoélectrique est posi tionné face au premier de l'autre côté de la tige et que son pilotage est apparié à celui du premier. - bien qu'ici l'interface de transfert soit posi tionnée en une première extrémité du levier, l'inventions 'applique également à une interface de transfert située à distance d'une extrémité du levier ; - bien qu'ici la deuxième extrémité de la tige comprenne une bille en carbure de tungstène qui est reçue dans une gorge de l'organe de distribution de puissance, l'invention s'applique à d'autres moyens de liaison pour réaliser un troisième point de liaison comme par exemple une rotule, un pivot.

Claims

REVENDICATIONS
1. Servovalve (100) à étage de pilotage (20) com portant un élément hydraulique (30) pour éjecter un jet de fluide et un élément hydraulique (6) pour recevoir le jet de fluide, les éléments hydrauliques (30, 6) pouvant être déplacés l'un par rapport à l'autre de sorte à modi fier leur position relative et à ainsi générer un diffé rentiel de pression exploitable pour déplacer un organe de distribution de puissance (2) de la servovalve (100), l'un des deux éléments (6) étant monté fixe sur un corps (1) de la servovalve (100) et l'autre des éléments (30) étant monté en l'extrémité mobile (23) d'un support (21) relié au corps (1) de la servovalve (100) , l'étage de pilotage (20) comprenant un levier (50) pourvu d'une in terface de transfert d'effort (52) comportant un premier point d'application (70) d'un effort de sortie (Fs) sur le levier (50) et un deuxième point de transmission (71) de l'effort de sortie (Fs) depuis le levier (50) vers le support (21) , le levier (50) étant également relié en un troisième point de liaison (73) avec l'organe de distri bution de puissance (2), caractérisé en ce que l'étage de pilotage (20) comprenant également un action- neur linéaire (40) comportant un poussoir principal(41) agencé pour exercer sélectivement sur le support (21) l'effort de sortie (Fs) tendant à modifier la position relative des éléments hydrauliques (30, 6), le premier point d'application (70) et le deu xième point de transmission (71) étant situés de part et d'autre d'un premier plan (PI) s'étendant parallèlement à une direction (Oy) de sortie du poussoir principal (41) et perpendiculairement à une fibre neutre (57) du levier (50)
2. Servovalve (100) selon la revendication 1, dans laquelle l'interface de liaison (52) est agencée de ma nière à ce que la liaison en le premier point d'application (70) ou le deuxième point de transmission (71) soit une liaison ponctuelle ou une liaison rotule ou une liaison linéaire ou une liaison pivot.
3. Servovalve (100) selon la revendication 1, dans laquelle l'interface de transfert d'effort (52) comprend une came (80).
4. Servovalve (100) selon la revendication 3, dans laquelle la came (80) est agencée pour réaliser une liai son pivot en le deuxième point de transmission (71).
5. Servovalve (100) selon la revendication 1, dans laquelle l'interface de transfert d'effort (52) comprend une première portion (90) s'étendant selon une première direction (090) sécante à la fibre neutre (57) du levier (50) et une deuxième portion (91) s'étendant selon une deuxième direction (091) sécante à la première direction (090).
6. Servovalve (100) selon la revendication 5, dans laquelle l'interface de transfert d'effort (52) comprend également une troisième portion (93) s'étendant selon une troisième direction (093) sécante à la fibre neutre (57) du levier (50) et une quatrième portion (94) s'étendant selon une quatrième direction (094) sécante à la troi sième direction (093).
7. Servovalve (100) selon l'une quelconque des re- vendications précédentes, dans lequel le deuxième point de transmission agit sur un poussoir auxiliaire (60) qui vient au contact du support (21) pour pousser celle-ci.
8. Servovalve (100) selon la revendication 1, dans laquelle l'élément hydraulique fixe est un récepteur de fluide (6) et l'élément hydraulique porté par le support (21) est un éjecteur de fluide (30).
9. Servovalve (100) selon la revendication 1, dans laquelle le support (21) est relié au corps de la servo valve par un encastrement.
10. Servovalve (100) selon l'une quelconque des re vendications précédentes, dans laquelle l'actionneur li néaire comprend un actionneur piézo-électrique (40).
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