Domaine de l'invention
[0001] L'invention est relative à un étage de pilotage de servovalve, pouvant servir de
premier étage dans une servovalve à deux étages.
Etat de la technique
[0002] Une servovalve classique est constituée d'un étage de pilotage pilotant un organe
mobile de distribution 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, voir par exemple le document
US3814131.
[0003] L'étage de pilotage comporte deux éléments hydrauliques, à savoir un émetteur hydraulique
(buse ou éjecteur) et un récepteur hydraulique (palette, déflecteur 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 distribution de puissance
de l'étage de puissance de la servovalve. Cet organe mobile de distribution de puissance
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 hydrauliques de l'étage de pilotage en regard de l'autre.
Le déplacement de l'organe mobile de distribution de puissance dans sa chemise 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.
[0004] Ces servovalves comprennent une liaison mécanique entre le rotor du moteur couple
et l'organe mobile de distribution de puissance, réalisée à l'aide d'un organe de
rétroaction. L'organe de rétroaction est généralement raccordé à l'organe mobile de
distribution de puissance au milieu de celui-ci et est également relié à l'élément
hydraulique associé au rotor via ce dernier. L'organe de rétroaction asservit la position
de l'organe mobile de distribution de puissance au rotor de la servovalve et engendre
sur le moteur couple un couple qui vient se soustraire à l'action de commande.
[0005] Dans la majorité des cas, l'organe de rétroaction comprend une tige ou une lame flexible
opérationnellement 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 glissement de la bille dans la gorge
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 frottement parasites
de l'organe mobile de distribution de puissance sur la chemise qui le porte, résultant
en des performances en hystérésis et résolution de la servovalve acceptables en regard
des exigences des utilisateurs de ces équipements.
[0006] A chaque déplacement de l'organe mobile de distribution de puissance, la bille appuie
et roule sur l'une ou l'autre des faces de la gorge qui la contient. Les déplacements
répétés de l'organe mobile de puissance, en sollicitant l'interface entre la bille
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 le tiroir et l'organe
de rétroaction qui vient perturber 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
durée de vie.
[0007] Les solutions pour palier à cette faiblesse peuvent consister en la sélection de
matériaux plus durs ou la réalisation de traitements de surface locaux permettant
de réduire l'usure provoquée par les frottements. Les servovalves étant des équipements
à encombrement réduit mettant en jeu des pièces de faibles dimensions, ces solutions
s'avèrent, dans la pratique, délicates à mettre en oeuvre.
[0008] On connaît également des dispositifs de liaison rigide de l'organe de rétroaction
à l'organe mobile de distribution de puissance par pincement de l'organe de rétroaction.
Dans de tels dispositifs, des vis de pression montées selon un axe longitudinal dans
l'organe mobile de distribution de puissance viennent serrer l'organe de rétroaction,
supprimant ainsi tout jeu entre ces deux éléments. L'inconvénient majeur de cette
solution réside dans les efforts radiaux générés par cette liaison et qui sont à l'origine
d'importants frottements de l'organe mobile de distribution de puissance contre la
chemise cylindrique dans laquelle il coulisse. De tels frottements détériorent rapidement
les surfaces de coulissement entre l'organe mobile de distribution de puissance et
la chemise, compromettant la fiabilité et la durée de vie de la servovalve. Ces frottements
ont un impact fort sur la sensibilité de la servovalve et dégradent notamment son
hystérésis, pouvant aller jusqu'au blocage complet dans les cas extrêmes.
[0009] Il est connu du document
US3814131 de munir l'extrémité de l'organe de rétroaction d'un embout conique qui est reçu
à coulissement dans une douille à perçage conique homologue. La douille s'étend à
l'intérieur de l'organe mobile de distribution de puissance en étant solidarisée à
celui-ci par des ressorts (en l'occurrence des lames flexibles) autorisant une rotation
de la douille autour d'un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'organe mobile
de distribution de puissance. Ainsi lors d'un déplacement de l'organe mobile de puissance,
l'embout conique se déplace dans la douille qui subit elle-même une rotation autorisée
par la souplesse des lames. Cette solution ne répond que partiellement au problème
d'usure de la liaison de l'organe de rétroaction avec l'organe mobile de distribution
de puissance car elle génère des frottements entre la douille du plat flexible et
l'embout conique de l'organe de rétroaction.
Objet de l'invention
[0010] Un but de l'invention est de diminuer l'usure engendrée par les mouvements relatifs
de l'organe de rétroaction et de l'organe mobile de distribution de puissance d'une
servovalve tout en conservant des caractéristiques de résolution et d'hystérésis acceptables.
Exposé de l'invention
[0011] A cet effet, on prévoit, selon l'invention, une servovalve hydraulique à deux étages
comprenant :
- un étage de puissance comprenant un organe mobile de distribution de puissance,
- un étage de pilotage comprenant un moteur couple comportant un rotor lié à un émetteur
ou un déflecteur de fluide hydraulique, et un organe de rétroaction déformable et
opérationnellement relié au rotor et à l'organe mobile de puissance pour établir entre
eux une liaison mécanique. Selon l'invention, l'organe mobile de distribution de puissance
comprend des moyens de pincement de l'organe de rétroaction qui sont conformés pour
autoriser un déplacement d'une partie pincée de l'organe de rétroaction relativement
à l'organe mobile de distribution de puissance au moins suivant une direction transverse
à un effort de pincement généré par les moyens de pincement.
[0012] La liaison réalisée par pincement entre l'organe mobile de puissance et l'organe
de rétroaction se fait alors sans jeu et réduit l'usure de la jonction entre les pièces.
[0013] Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, les moyens de pincement
sont conformés pour autoriser au moins un déplacement d'une partie pincée de l'organe
de rétroaction relativement à l'organe mobile de distribution de puissance au moins
suivant une direction transverse à l'effort de pincement généré par les moyens de
pincement. Ce type de pincement permet une liaison entre l'organe mobile de distribution
de puissance et l'organe de rétroaction qui limite la création d'efforts préjudiciables
au déplacement de l'organe mobile de distribution puissance dans sa chemise. Ces déplacements
sont de préférence obtenus par l'utilisation de tiges métalliques élancées.
[0014] 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 l'invention.
Brève description des dessins
[0015] Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe suivant un plan normal à l'axe de déplacement de
l'organe mobile de distribution de puissance d'une servovalve selon l'invention.
- la figure 2 est une vue en coupe suivant un plan brisé A-A représenté sur la figure
1.
- la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 2 illustrant l'étage de puissance
lors d'un mouvement de l'organe mobile de distribution de puissance de la servovalve
;
- La figure 4 et une vue partielle en perspective de l'organe de rétroaction lors d'un
mouvement de l'organe mobile de distribution de puissance de la servovalve.
Description détaillée d'au moins un mode de réalisation de l'invention
[0016] En référence aux figures 1 et 2, la servovalve généralement désignée 1 comprend un
étage de pilotage 100 et un étage de puissance 200. L'étage de pilotage 100 comporte
un moteur couple MC comprenant un stator 2 et un rotor 3. Le stator 2 comporte une
cage entourant le rotor 3 qui tourne selon l'axe Z. Le rotor 3 comprend deux éléments
principaux:
- une palette magnétique 19 sollicitée par le champ magnétique développé par le stator
2 et mobile par rapport au corps de la servovalve 1 ;
- une colonne 20 solidaire de la palette magnétique 19 s'étendant selon l'axe Z en saillie
du stator et pénétrant à l'intérieur du corps de la servovalve.
[0017] La colonne 20 porte un éjecteur à fluide 4 qui fait face à un receveur fixe 5. La
colonne 20 est alimentée en fluide et l'éjecteur de fluide 4 envoie un jet de fluide
hydraulique vers le receveur fixe 5 selon une orientation angulaire fonction du mouvement
du rotor 3. La colonne 20 est attelée à un organe élastique de rappel (non représenté
ici) vers une position d'équilibre dans laquelle l'éjecteur 4 est sensiblement en
regard du centre du receveur 5.
[0018] L'étage de puissance 200 comprend une chemise cylindrique 10 fixée de manière étanche
au bâti de la servovalve 1. Cette chemise comprend un alésage axial 12 usiné en son
centre dans lequel coulisse un tiroir 7. La chemise 10 est pourvue de canaux forés
et de lumières communiquant avec les ports hydrauliques d'alimentation de puissance
(P), de sortie (U1 et U2) et de retour (R) de la servovalve. La chemise 10 est percée
d'un second alésage 13 radial réalisé en son milieu. Deux bouchons 21 vissés sur le
corps de la servovalve 1, de part et d'autre de la chemise 10, participent au maintien
de celle-ci dans le corps de la servovalve 1 et assurent l'étanchéité entre l'alésage
12 et l'extérieur.
[0019] Le receveur 5 est fluidiquement connecté à des chambres de pilotage 9 situées de
part et d'autre du tiroir 7 ; de sorte qu'un déplacement angulaire de l'éjecteur 4
en regard du receveur 5 produit un différentiel de pression dans les chambres de pilotage
9 qui induit sur le tiroir 7 un effort de déplacement.
[0020] Le tiroir 7 est de forme cylindrique et percé de deux alésages dont un premier alésage
axial 14 et un second alésage radial 15 réalisé sensiblement en son milieu.
[0021] Une lame de rétroaction 6 reliée mécaniquement au tiroir 7 et solidaire de la colonne
20 traverse l'alésage radial 13 de la chemise 10 et l'alésage radial 15 du tiroir
7 de sorte qu'une extrémité de la lame de rétroaction 6 s'étende dans l'alésage axial
12 du tiroir 7.
[0022] Ici, la lame de rétroaction 6 a une forme sensiblement triangulaire et comporte une
base 23 qui est reliée à une douille 11 frettée sur la colonne 20. La pointe de la
lame 6 forme une extrémité 22 qui s'étend au travers des alésages radiaux 13 et 15
de la chemise 10 et du tiroir 7.
[0023] Selon l'invention, l'extrémité 22 de la lame de rétroaction 6 est pincée par des
moyens de pincement 8 solidaires du tiroir 7. Ici, les moyens de pincement 8 comportent
des vis de pression 16 vissées dans le tiroir 7 dans des taraudages de celui-ci coaxiaux
à l'alésage 12. Les vis de pression 16 poussent sur des pinceurs 17 montés coulissants
dans l'alésage axial 12 et qui portent des tiges métalliques 18 s'étendant en porte
à faux pour pincer l'extrémité 22 de la lame de rétroaction 6.
[0024] Le pincement de la lame de rétroaction 6 est réalisé par le vissage des vis de pression
16 qui exercent un effort sur les pinceurs 17, qui transmettent cet effort aux tiges
18. Les extrémités des tiges 18 viennent pincer la lame de rétroaction 6 assurant
la liaison entre celle-ci et le tiroir 7.
[0025] Les opérations de montage comprennent préférentiellement la succession d'étapes suivante
:
- montage du tiroir 7 dans la chemise 10 déjà bloquée dans le corps de servovalve 1
;
- montage de l'étage de pilotage 100 sur le corps 1 de la servovalve, la lame de rétroaction
6 étant introduite au travers des alésages 13 et 15 ;
- mise en place des pinceurs 17 et des vis de pression 16 dans l'alésage 14 ;
- serrage des vis de pression 16 sur l'extrémité 22 de la lame de rétroaction 6 ;
- montage et serrage des bouchons 21.
[0026] Le fonctionnement de l'ensemble est maintenant expliqué. En réponse à une demande
d'un utilisateur, une instruction sous forme d'un courant électrique est envoyée au
stator 2 du moteur couple. Cette instruction entraîne un mouvement angulaire du rotor
3 autour de l'axe Z. La torsion exercée par le moteur couple sur la colonne 20 via
le rotor 3 modifie la position relative de l'éjecteur 4 et du receveur fixe 5, et
entraîne un différentiel de pression entre les chambres 9 situées de part et d'autre
du tiroir 7. Celui-ci se déplace alors d'une valeur sensiblement proportionnelle à
l'instruction électrique reçue par le moteur couple. Le déplacement du tiroir 7 dans
la chemise 10 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 de distribution de puissance 7. La base 23 de lame de rétroaction 6 encastrée
à la colonne 20 est alors soumise à un déplacement angulaire dans un sens et son extrémité
pincée est soumise à un déplacement du tiroir 7 dans un sens opposé, comme illustré
à la figure 4. La lame de rétroaction 6 exerce alors un rappel élastique faisant fonction
d'asservissement entre le tiroir 7 et le rotor 3 (via la colonne 20) en engendrant
sur le rotor 3 un couple qui vient se soustraire à l'action de commande.
[0027] Le déplacement de l'extrémité pincée 22 de la lame de rétroaction 6 suivant l'axe
de déplacement du tiroir 7 (qui est parallèle à l'effort de pincement) soumet la lame
de rétroaction 6 à un effort de flexion et entraîne alors un déplacement de l'extrémité
pincée selon une direction normale à cet axe ainsi que, dans l'exemple illustré, un
déplacement angulaire de ladite extrémité comme illustré par des flèches sur la figure
4. Ce déplacement est rendu possible par la flexibilité des moyens de pincement 8
qui trouve son origine dans la souplesse des tiges métalliques 18, sans que des contraintes
additionnelles soient transmises à l'organe mobile de distribution puissance.
[0028] Ainsi, le déplacement relatif du tiroir 7 et de la lame de rétroaction 6 s'effectue
sans frottement entre ces pièces, réduisant ainsi l'usure de celles-ci.
[0029] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais
englobe toute variante entrant dans le cadre de l'invention tel que définie par les
revendications.
[0030] En particulier,
- les moyens de pincement 8 de l'organe de rétroaction 6 peuvent comprendre une seule
vis de pression 16 pinçant, par exemple, l'organe de rétroaction contre une partie
fixe ;
- la flexibilité des moyens de pincement de l'organe de rétroaction décrite ici peut
être assurée par des organes déformables comme par exemple des ressorts, des éléments
en polymère ou à base de latex, un amortisseur hydraulique, ou encore des rondelles
Belleville ;
- l'organe de rétroaction 6 peut être lié au rotor via la colonne 20 ou par liaison
mécanique avec l'éjecteur ou la buse de l'étage de pilotage ;
- bien que la douille 11 liant l'organe de rétroaction à la colonne 20 soit frettée
sur celle-ci, l'invention s'applique également à d'autres modes de fixation tel que
le soudage ou le clavetage ;
- bien que l'organe mobile de puissance soit ici un tiroir 7, l'invention s'applique
également à une servovalve équipée d'autres types d'organes mobiles de puissance tels
que, par exemple, des vannes rotatives;
- bien que l'organe de rétroaction soit ici une lame de rétroaction 6, l'invention s'applique
également à une servovalve équipée d'autres types d'organes de rétroaction tels que,
par exemple, des tiges de rétroaction.
- Enfin, bien qu'ici l'émetteur hydraulique soit relié au rotor du moteur par une colonne
l'invention n'est bien sûr pas limitée à cette configuration, et s'applique à d'autres
types de servovalves dans lesquels la position de l'émetteur hydraulique relativement
au récepteur est fixé par exemple par un excentrique ou encore une biellette reliés
à la partie mobile du moteur.
1. Servovalve hydraulique (1) à deux étages comprenant :
- un étage de puissance comprenant un organe mobile de distribution de puissance (7),
- un étage de pilotage comprenant un moteur couple comportant un rotor (3) lié à un
émetteur ou un déflecteur de fluide hydraulique (4), et un organe de rétroaction (6)
déformable et opérationnellement relié au rotor (3) et à l'organe mobile de distribution
de puissance (7) pour établir entre eux une liaison mécanique, caractérisée en ce que l'organe mobile de distribution de puissance (7) comprend des moyens de pincement
(8) de l'organe de rétroaction (6) qui sont conformés pour autoriser un déplacement
d'une partie pincée de l'organe de rétroaction (6) relativement à l'organe mobile
de distribution de puissance (7) au moins suivant une direction transverse à un effort
de pincement généré par les moyens de pincement (8).
2. Servovalve selon la revendication 1, dans laquelle les moyens de pincement (8) comprennent
au moins une vis de pression (17).
3. Servovalve selon la revendication 1, dans lequel les moyens de pincement (8) comprennent
deux vis de pression (17) montées en opposition.
4. Servovalve selon la revendication 1, dans laquelle les moyens de pincement (8) comprennent
des tiges métalliques (18) s'étendant en porte-à-faux et ayant des extrémités pinçant
l'organe de rétroaction (6), de sorte à autoriser le déplacement de la partie pincée
de l'organe de rétroaction (6) sous l'effet d'une flexion des tiges métalliques (18).
5. Servovalve selon la revendication 1, dans laquelle, l'organe mobile de distribution
de puissance (7) étant sensiblement cylindrique, les moyens de pincement (8) sont
implantés dans un alésage (14) réalisé dans cet organe mobile de puissance suivant
un axe de révolution dudit organe (7).
6. Servovalve selon la revendication 1, dans laquelle l'organe de rétroaction (6) est
une tige.
7. Servovalve selon la revendication 1, dans laquelle l'organe de rétroaction (6) est
une lame.
1. Hydraulisches Servoventil (1) mit zwei Stufen, umfassend:
- eine Leistungsstufe, die ein bewegliches Leistungsverteilungsorgan (7) umfasst,
- eine Steuerstufe, die einen Drehmomentmotor umfasst, der einen Rotor (3) enthält,
der mit einem Hydraulikfluidgeber oder -ablenker (4) verbunden ist, sowie ein verformbares
Rückkopplungsorgan (6), das betriebsfähig mit dem Rotor (3) und dem beweglichen Leistungsverteilungsorgan
(7) verbunden ist, um zwischen ihnen eine mechanische Verbindung herzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Leistungsverteilungsorgan (7) Klemmmittel (8) zum Festklemmen des
Rückkopplungsorgans (6) umfasst, die so ausgebildet sind, dass sie eine Verschiebung
eines festgeklemmten Teils des Rückkopplungsorgans (6) relativ zu dem beweglichen
Leistungsverteilungsorgan (7) zumindest in einer Richtung quer zu einer Festklemmkraft
gestatten, die von den Klemmmitteln (8) erzeugt wird.
2. Servoventil nach Anspruch 1, bei dem die Klemmmittel (8) mindestens eine Druckschraube
(17) umfassen.
3. Servoventil nach Anspruch 1, bei dem die Klemmmittel (8) zwei gegenüberliegend angebrachte
Druckschrauben (17) umfassen.
4. Servoventil nach Anspruch 1, bei dem die Klemmmittel (8) Metallstangen (18) umfassen,
die sich vorspringend erstrecken und Enden haben, die das Rückkopplungsorgan (6) derart
festklemmen, dass sie die Verschiebung des festgeklemmten Teils des Rückkopplungsorgans
(6) unter der Wirkung einer Biegung der Metallstangen (18) gestatten.
5. Servoventil nach Anspruch 1, bei dem, da das bewegliche Leistungsverteilungsorgan
(7) im Wesentlichen zylindrisch ist, die Klemmmittel (8) in eine Bohrung (14) eingesetzt
sind, die in diesem beweglichen Leistungsorgan gemäß einer Rotationsachse des Organs
(7) ausgebildet ist.
6. Servoventil nach Anspruch 1, bei dem das Rückkopplungsorgan (6) eine Stange ist.
7. Servoventil nach Anspruch 1, bei dem das Rückkopplungsorgan (6) eine Blatt ist.
1. A two-stage hydraulic servovalve (1) comprising:
- a power stage including a movable power distribution member (7); and
- a pilot stage comprising a torque motor having a rotor (3) connected to a hydraulic
fluid emitter or deflector (4), and a deformable feedback member (6) operationally
connected to the rotor (3) and to the movable power distribution member (7) in order
to establish a mechanical connection between them,
the servovalve being
characterized in that the movable power distribution member (7) has clamp means (8) for clamping the feedback
member (6), which means are arranged to allow a clamped portion of the feedback member
(6) to move relative to the movable power distribution member (7) at least along a
direction extending transversely to a clamping force generated by the clamp means
(8).
2. A servovalve according to claim 1, wherein the clamp means (8) comprise at least one
presser screw (17).
3. A servovalve according to claim 1, wherein the clamp means (8) comprise two presser
screws (17) mounted in opposition.
4. A servovalve according to claim 1, wherein the clamp means (8) comprise cantilevered-out
metal rods (18) having ends that clamp against the feedback member (6), thereby allowing
the clamped portion of the feedback member (6) to move under the effect of the metal
rods (18) bending.
5. A servovalve according to claim 1, wherein the movable power distribution member (7)
is substantially cylindrical and the clamp means (8) are installed in a bore (14)
made in the movable power member along an axis of revolution of said member (7).
6. A servovalve according to claim 1, wherein the feedback member (6) is a rod.
7. A servovalve according to claim 1, wherein the feedback member (6) is a blade.