Brevet FR2009711A1 — publié le 19700206

La présente invention concerne un dispositif de régulation principal pour un servomoteur hydraulique, ce dispositif comporteint d'une part une conduite d'amenée de liquide sous pression élevée sensiblement constante pouvant être reliée par l'in-5 termédiaire d'un orifice d'entrée réglable à la chambre du cylindre du servomoteur, d'autre part une conduite d'évacuation vers un réservoir sous basse pression pouvant également être reliée à ladite chambre par l'intermédiaire d'un orifice de sortie réglable, le réglage des orifices d'entrée et de sortie étant assuré 10 au moyen d'un élément mobile dont la position est réglable à l'aide d'un dispositif de commande, et la pression qui règne dans la chambre du cylindre s'exerçant sur l'élément mobile de façon telle que lorsque cette pression augmente l'orifice d'entrée devient plus grand, l'orifice de sortie plus petit, et vice versa lorsque 15 cette pression diminue. Un dispositif de régulation principal de ce type est décrit dans la dissertation de T.J. Viersma "Etudes sur la précision de servomoteurs hydrauliques", Ecole Supérieure Technique de Delft, 1961, p.48. 20 Dans ce dispositif connu, l'élément mobile est consti tué par un tiroir de réglage se déplaçant dans un corps pour dégager plus ou moins les orifices d'entrée et de sortie, et l'on fait agir sur une membrane à laquelle est relié ce tiroir la pression qui règne dans la chambre du cylindre. Un inconvénient de ce 25 dispositif est sa conception assez complexe ainsi que le fait que le tiroir de réglage a une masse relativement grande, ce qui conduit à une diminution de la rapidité du réglâge. L'invention a alors pour but de créer Tin dispositif de régulation principal qui soit de conception simple, robuste et 30 de très faible encombrement, dans lequel la masse de l'élément mobile soit aussi faible que possible afin que la rapidité du réglage soit aussi grande que possible. Pour parvenir à ce but, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte une chambre de cylindre fer-35 mée dans laquelle est disposée une membrane circulaire dont le diamètre est au moins sensiblement égal à celui de la chambre de cylindre et qui est retenue, le long d'une circonférence dont le r diamètre est plus petit que celui de sa périphérie, entre deux 69 16425 2 2009711 butées circulaires solidaires des parois d'extrémité de la chambre de cylindre et assurant un contact étanche sur la membrane de façon à former de chaque côté de celle-ci une chambre annulaire et une chambre centrale. Chacune des deux chambres annulaires ain-5 si: formées peut être reliée à un. dispositif de prérégulation fournissant deux pressions pilotes. L'une des deux chambres centrales peut être reliée à ladite conduite d'évacuation, l'autre à ladite • chambre de cylindre, tandis que dans la chambre centrale reliée à cette chambre de cylindre débouche ladite conduite d'amenée de 10 liquide haute pression, par l'intermédiaire d'un orifice dirigé vers le centre de la membrane et que dans la chambre centrale pouvant être reliée à la conduite d'évacuation est disposée une buse dont l'orifice est dirigé vers le centre de la membrane et qui, par son autre extrémité, peut être raccordée à ladite cham-15 bre de cylindre. Grâce à cette disposition le dispositif de régulation principal selon l'invention se présente sous une forme très peu encombrante et peut ainsi être incorporé au piston du servomoteur pour former un ensemble plus ramassé. Etant donné la faible masse 20 de la membrane destinée à être déplacée, la sensibilité de la régulation et sa rapidité sont grandes. En outre, le dispositif selon l'invention peut être commandé par un dispositif de prérégulation pneumatique ou hydraulique. Dans une forme d'exécution avantageuse de l'invention, 25 chacune des deux butées servant à supporter la membrane est constituée par l'assemblage de billes dans une cage annulaire dont la périphérie extérieure et éventuellement la périphérie intérieure sont bordées par un jonc circulaire assurant 1'étanchéité. Quelques exemples d'exécution de l'invention sont 30 décrits ci-après avec référence au dessin annexé, exécuté schéma-tiquement et sans échelle particulière, et sur lequel - la figure 1 représente schématiquement un dispositif de régulationprincipal pour un servomoteur, coopérant avec un dispositif de prérégulation, 35 - la figure 2 représente une autre forme d'exécution du dispositif de régulation selon la fig.l, et - la figure 3 représente une forme d'exécution d'un servomoteur dans lequel un dispositif de régulationprincipal est 69 16425 3 2009711 disposé dans le piston du servomoteur. Le dispositif de régulation principal représenté à la fig.l est désigné dans SDn ensemble par le repère 1. Ce dispositif comprend un corps cylindrique fermé 2 dans lequel est disposé une 5 membrane circulaire 3 dont le diamètre correspond sensiblement à celui du corps 2. Le long d'un cercle dont le diamètre est plus petit que celui de sa circonférence extérieure, la membrane 3 est maintenue, sans être serrée, entre deux nervures circulaires en forme de couteau 4 et 5. Ces nervures, solidaires des parois du 10 corps 2, assurent un contact étanche sur la membrane 3, de sorte que l'ensemble forme deux chambres annulaires 6 et 7 et deux chambres centrales 8 et 9. Au centre de chacune des parois planes du corps 2 est disposée line buse 10 ou 11 dont l'orifice de sortie est dirigé vers la membrane 3. La buse 10 est raccordée à la cham-15 bre 15 du cylindre d'un servomoteur 16 par une conduite d'amenée 14. La chambre 15 est raccordée par la conduite 17 à un système de pompage non représenté qui l'alimente en liquide hydraulique à haute pression sensiblement constante. La chambre centrale 8, dans laquelle débouche la conduite d'amenée 14 par 1'intermédiai-20 re de la buse 12, est reliée par une conduite 18 à la chambre 19 du servomoteur 16. Cette chambre est en outre raccordée, par un canal d'évacuation 20, à une buse 11 qui par son orifice 13 débouche dans la chambre centrale 9 communiquant librement avec un réservoir non représenté. Il est prévu en outre un dispositif de 25 prérégulation 22 fournissant, selon le signal d'entrée, deux pressions pilotes p-^ et p2 que les conduites 23 et 24 envoient dans les chambres 6 et 7. " Le mode de fonctionnement est le suivant : lorsque l'ensemble est en état d'équilibre "(le piston 25 du servomoteur 30 étant immobile), les pressions p-^ et p2 fournies par le dispositif de prérégulation 22 sont égales l'une à l'autre et la membrane 3 occupe une position dans laquelle le courant de liquide qui parvient dans la chambre 19 par l'intermédiaire de l'orifice 12, de la chambre 8 et de la conduite 18 est égal au courant de liquide 35 qui sort de la chambre 19 par l'intermédiaire du canal 20, de l'orifice 13, de la chambre 9 et de la lumière 21. La pression pc qui règne dans la chambre 19 exerce sur le piston 25 une force dirigée vers la gauche qui correspond exactement à la force exer 69 16425 4 2009711 cée dans la chambre 15 sur ce piston, en direction de la droite, par la pression ps et la sollicitation. Si alors le dispositif de prérégulation 22 reçoit un signai d'entrée tel que la pression pilote p-j^ fournie augmente tandis que p2diminue, la pression dans 5 la chambre 6 augmente elle aussi et celle dans la chambre 7 diminue. De ce fait, la membrane 3 prend une position telle que celle représentée en tirets au dessin, -et- la distance entre cette membrane et la buse 10 diminuant, celle entre la membrane et la buse 11 augmentant. Ainsi, le courant de liquide arrivant par la 10 conduite d'amenée 14 dans la chambre 8, puis par conséquent dans la chambre 19, diminue, tandis que d'autre part le courant de li-? quide arrivant de la chambre 19 par l'intermédiaire de la conduite 20 et de l'orifice 13 augmente. Ceci a pour résultat de déplacer le piston vers la droite. 15 Par contre, si le dispositif de prérégulation 22 re çoit un signal tel que la pression pilote p2 augmente dans la conduite 24 et la chambre 7 tandis que dans la condute23 et la chambre 6 la pression pilote p1 diminue, la membrane 3 occupe la position représentée par la ligne en traits et points sur le 20 dessin, la distance entre cette membrane et l'orifice 12 augmentant, celle entre la membrane et l'orifice 13 diminuant. Ainsi, le courant de liquide arrivant dans la chambre 19 augmente tandis que celui qui en sort diminue, de sorte que le piston 25 se meut vers la gauche. s'exerce sur le piston 25 25 Lorsqu'une force extern^ par exemple dirigée vers la droite, il en résulte dans la chambre 19 une augmentation de la pression pc. Etant donné que la chambre 8 communique librement avec la chambre 19, la pression qui y -règne augmente elle aussi. Ceci a pour conséquence de repousser vers la droite la membrane 30 3. De ce fait, la résistance à l'écoulement de l'orifice 12 diminue, tandis que simultanément la résistance à l'écoulement de l'orifice 13 augmente, ce qui a pour conséquence qu'en dépit de l'augmentation de pc les courants de liquide entrant et sortant restent égaux l'un à l'autre et que le piston 25 ne se. meut pas 35 vers la droite. La même chose se produit, mais en sens contraire, lorsque s'exerce sur le piston 25 une force éxterne dirigée vers la gauche. Le dispositif de régulation assure une très bonne compensation de la sollicitation, de sorte que celle-ci ne déplace . J... 69 16425 5 2009711 pratiquement pas le piston. On a représenté à la fig.2 une forme d'exécution du dispositif de régulation principal un peu différente de celle selon la fig.l. Les arêtes circulaires 4 et 5 sont ici remplacées 5 chacune par des billes 31 logées dans une cage circulaire 30, l'étanchéité de l'ensemble étant assuré par un jonc circulaire extérieur 32 et par un jonc circulaire intérieur 33. Cette disposition présente l'avantage de ne pas serrer la membrane entre ses supports, un tel serrage pouvant empêcher sa déformation. 10 L'appui de la membrane sur des billes lui assure une certaine liberté de déplacement entre ces dernières lorsqu'elle se déforme. Eteint donné que la pression dans la chambre 9 est toujours plus faible que celle de la chambre 7, le jonc circulaire 33 peut éventuellement être omis dans la chambre 9, sans que l'étanchéité s'en 15 trouve compromise. Le servomoteur représenté schématiquèment à la fig.3 comporte un piston dans lequel a été incorporé le dispositif de régulation principal. Les pièces et parties qui, dans cette forme de réalisation de l'invention, sont analogues à celles décrites 20 avec référence à la fig.Importent les mêmes repères que sur cette dernière. Le servomoteur 16 comporte un cylindre 27 pouvant être déplacé sur un guidage fixe 28 duquel une tige de piston 29 est solidaire. Cette tige porte à son extrémité libre un piston 25 25 dans lequel est disposé un dispositif de régulation principal tel que celui décrit à propos de la fig.l. Pour recevoir ce dispositif le piston 25 comporte une cavité cylindrique, dans laquelle est disposée la membrane 3 supportée entre des arêtes circulaires 4 et 5. Cette disposition crée à nouveau des chambres 6,7, 8 et 9. 30 Au centre de la face du piston opposée à la tige 29 est disposée une buse 11 dont l'orifice 13 est dirigé vers la membrane 3 et qui, d'autre part, communique librement avec la chambre 19 du cylindre dans laquelle règne une pression pc. De l'autre côté de la membrane 3 est disposée une buse 10 dont l'orifice 12 est lui 35 aussi dirigé vers cette membrane. Cette buse est raccordée par la conduite 14 à la chambre 15 du cylindre dans laquelle règne une pression constante ps entretenue par un système de pompage non représenté qui envoie dans cette chambre, p£r une conduite 17, un 69 16425 6 2009711 liquide sous pression sensiblement constante. La chambre "8 est reliée à la chambre 19 par une conduite 18, tandis que la chambre 9 communique par une conduite 21 avec un réservoir basse pression non représenté. 5 L'appareillage comporte en outre un dispositif préré gulateur 22 comprenant un joug 40 en forme de lettre H portant un palpeur 41 coopérant avec une came 42. Deux buses 43 et 44 sont disposées entre les bras de ce joug. La buse 43 a son orifice 45 dirigé vers la gauche, son extrémité opposée étant obturée par 10 une bille mobile 46 dont le diamètre est un peu plus grand que celui de l'orifice 45. L'espace 47 dans la buse 43 est raccordé par l''intermédiaire d'un étranglement 48 à la conduite 49 qui fait suite à la conduite 17 dans laquelle règne une pression hydraulique sensiblement constante. La buse 44 a son orifice 50 dirigé 15 vers la droite, son extrémité opposée étant obturée par une bille mobile 51 dont le diamètre est un peu plus grand que celui de l'orifice 45. L'espace 52 dans la buse 44 est lui aussi, par l'intermédiaire d'un étranglement 53, raccordé à la conduite 49. Les deux buses 43 et 44 sont montées dans une platine 55 solidai-20 re du cylindre 27. Le joug 40 est supporté par deux ressorts à lame 56 et 57 fixés eux aussi sur le cylindre 27, L'espace 47 dans la buse 43 est en communication avec la chambre par l'intermédiaire d'une conduite 23, tandis que l'espace 52 dans la buse 44 communique avec la chambre 7 par l'in-25 termédiaire d'une conduite 24. Le mode de fonctionnement de cette forme d'exécution de l'invention est le suivant : lorsque le palpeur 41 se déplace •vers la droite, le joug 40 se déplace avec lui et la résistance à l'écoulement et la buse 43 augmente tandis que celle de la buse 30 44 diminue. Cela signifie que la pression p1 augmente dans l'espace 47 et que la pression p2 diminue dans l'espace 52. Ces pressions s'exerçant aussi dans les chambres 6 et 7, la membrane 3 se déforme en se rapprochant de l'orifice 12. Ceci a pour conséquence une diminution du courant de liquide qui pénètre dans la 35 chambre 19 par l'intermédiaire de l'orifice 12, de la chambre 8 et du canal 18, et une augmentation du courant de liquide qui sort de la chambre 19 pour aller dans le réservoir par l'intermédiaire de l'orifice 13, de la chambre 9 et du canal 21. Ceci a pour effet que le cylindre 27 se meut vers la droite, accom- ./... 2009711 ■ pagnant ainsi le mouvement du palpeur 41. Avec, le cylindre 27 se—-déplace aussi la platine 55, les buses et les ressorts à lame 56 et 57. Ce déplacement se poursuit jusqu'à ce qu'une position d'équilibre p1 = p2 soit à nouveau atteinte. Si le palpeur 41 se 5 déplaçait vers la gauche, ce qui vient d'être décrit se produirait également, mais bien entendu en sens inverse. Lorsque l'outil de coupe 60 est soumis à une force dirigée par exemple vers la droite, il en résulte une élévation de la pression pc dans la chambre 19, élévation qui se manifeste 10 aussi dans la chambre 8 et a pour effet de repousser la membrane 3 vers la gauche. De ce fait, la résistance à l'écoulement par l'orifice 12 diminue tandis qu'en même temps celle par l'orifice 13 augmente. Ceci a pour conséquence que malgré l'élévation de la pression pc les courants de liquide qui pénètrent dans la chambre 15 19 et en sortent restent égaux entre eux, de sorte qu'il ne se produit pas de déplacement relatif entre le piston 25 et le cylindre 27 sous l'effet de la sollicitation externe sur l'outil 60. De ce qui a été exposé ci-dessus il est évident que l'invention a créé un dispositif de régulation principal de cons-20 truction très ramassée pour servomoteurs, grâce auquel les sollicitations externes sont complètement compensées. 69 16425 r 16425 8 2009711 REVENDICATIONS 1.- Dispositif de régulation principal pour un servomoteur hydraulique, ce dispositif comportant d'une part une conduite d'amenée de liquide sous pression élevée sensiblement cons- 5 tante pouvant être reliée par l'intermédiaire d'un orifice, d'entrée réglable à la chambre du cylindre du servomoteur, d'autre part une conduite d'évacuation vers un réservoir sous basse pression pouvant également être reliée à ladite chambre par l'intermédiaire d'un orifice de sortie réglable, le réglage des orifices 10 d'entrée et de sortie étant assuré au moyen d'un élément mobile dont la position est réglable à l'aide d'un dispositif de commande, et la pression qui règne dans la chambre du cylindre s'exerçant sur l'élément mobile de façon telle que lorsque cette pression augmente l'orifice d'entrée devient plus grand, l'orifice de sor-15 tie plus petit, et vice versa lorsque cette pression diminue, ce dispositif étant remarquable en ce qu'il comporte une chambre de cylindre fermée dans laquelle est disposée une membrane circulaire dont le diamètre est au moins sensiblement égal à celui de la chambre de cylindre et qui est retenue, le long d'une circonféren-20 ce dont le diamètre est plus petit que celui de sa périphérie, entre deux butées circulaires solidaires des parois d'extrémité de la chambre de cylindre et assurant un contact étanche sur la membrane de façon à former de chaque côté de celle-ci une chambre annulaire et une chambre centrale, chacune des deux chambres an-25 nulaires ainsi formées pouvant être reliée à un dispositif de prérégulation fournissant deux pressions pilotes, l'une des deux chambres centrales pouvant être reliée à ladite conduite d'évacuation, l'autre à ladite chambre de cylindre, tandis que dans la. chambre centrale reliée à cette chambre de cylindre débouche la-30 dite conduite d'amenée de liquide haute pression par l'intermédiaire d'un orifice dirigé vers le centre de la membrane et que dans la chambre centrale pouvant être reliée à la conduite d'évacuation est disposée une buse dont l'orifice est dirigé vers le centre de la membrane et qui, par son autre extrémité, peut être 35 raccordée à ladite chambre de cylindre du servomoteur. 2.- Dispositif selon la revendication 1, remarquable en ce que chacune des deux butées servant à supporter la membrane est constituée par l'assemblage de billes dans une cage annulaire dont la périphérie extérieure et éventuellement la périphérie intérieure sont bordées par un jonc circulaire.