SERVOVALVE A DEUX ETAGES ET ETAGE DE PILOTAGE ADAPTE A UNE TELLE SERVOVALVE

Description

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.

Revendications

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.

Ansprüche

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.

Claims

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.

Dessins