Brevet FR2029001A1 — publié le 19701016

i 2029001 La présente invention concerne un appareil de commande à vérin hydraulique et plus particulièrement un tel dispositif comportant un servomécanisme de positionnement à boucle fermée faisant partie intégrante de ltappareil= 5 Pou]? de nombreuses applications des vérins hydrauli ques de commande, il est désirable que l'appareil comporte un servomécanisme de positionnement faisant partie intégrante de l'appareil de façon que le développement du vérin soit proportionnel au signal entrant reçu par l'appareil* Un appareil de commande 10 à vérin comportant un servomécanisme faisant partie intégrante de l'appareil a différents avantages» L'un de ces avantages est la possibilité de synchroniser plusieurs appareils de commande de ce type par synchronisation des signaux entrants, et pour les applications pour lesquelles la boucle en circuit fermé de réglage de la 15 position est nécessaire mais pour lesquelles lrappareil de commande est situé à distance du dispositif de commande de l'appareil. Un autre avantage est la possibilité de prévoir le poste de commande sans utiliser de dispositif de réaction mécanique complexe entre le vérin et son poste de commande. 20 II existe déjà différents appareils de commande avec des dispositifs asservis de positionnement faisant partie intégrante du vérin„ Cependant, ces appareils antérieurs doivent être considérablement simplifiés mécaniquement pour améliorer la sûreté de fonctionnement et réduire l'entretien et le prix de 25 revient. L'invention a pour objet un appareil de commande à vérin hydraulique comportant un cylindre, un piston coulissant dans le eylindre et délimitant une chambre de développement et une chambre de retrait dans le cylindre, et un arbre fileté monté 30 pour tourner dans le cylindre et couple au piston pour tourner en réponse à une translation de celui-çi, un dispositif pour actionner un distributeur supporté par le cylindre, le dispositif de commande du distributeur étant caractérisé par un élément cylindrique supporté dans le cylindre pour pouvoir être déplacé longi-35 tudinalement et en rotation et comportant une rainure hélicoïdale à la surface cylindrique, un dispositif d'entrée pour provoquer la translation axiale de la rainure par rapport au cylindre* et un dispositif de réaction pour provoquer une translation inverse de bad original 70 02511 2 2029001 la rainure par rapport au cylindre, ce dispositif de réaction étant couplé à l'arbre fileté, et un distributeur pour diriger sélectivement le liquide sous pression vers la chambre de développement et de retrait et pour permettre l'échappement à partir de 5 1'autre chambre, ce distributeur comportant un levier de commande comportant une extrémité engagée dans la rainure hélicoïdale particulièrement de la description suivante donnée à titre d'exemple, et faite en se référant au dessin annexé, sur lequel i d'un appareil de commande à vérin hydraulique selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective et en coupe du dispositif d'entrée et de réaction de l'appareil de la 15 figure 1, et - la figure 3 est une vue en perspective et en coupe d'une partie de 1'appareil selon un autre mode de mise en oeuvre de l1invention. La figure 1 représente un appareil de commande à 20 vérin hydraulique 20 selon un mode de mise en oeuvre de 1'invention. L'appareil 20 comporte un corps 22 formant un cylindre 24 avec un alésage cylindrique 26 et une extrémité de tête 28 pour contenir les organes d'asservissement, un piston 30 délimitant une chambre de développement 32 et une chambre de retrait 34 dans le 25 cylindre 24, le piston comportant une tige de piston cylindrique 36 traversant une extrémité du corps 22, un servodistributeur 38 monté sur l'extrémité de tete 28 de l'appareil 20, et un dispositif pour transmettre au servodistributeur 38 un signai entrant et un signai de réaction» Le piston 30 est muni d'un éerou à grand 30 pas 40 qui est fixé au piston pour tourner solidairement avec celui-là, et la rotation du piston par rapport au eoi»ps 22 est empêchée par la pièce de connexion à oeillets 42 de l'extrémité extérieure de la tige de piston 36 et une broche non représentée traversant 1 ' oeillet „ line vis à grand pas 44 est montée pour 35 tourner dans le corps 22 par un palier 46 fixé dans le- corps à coté de l'extrémité de l'alésage 26 du coté de "la'-tête7 du- corps* cette vis 44 traversant l'écrou 40 dé façon qu'un déplacement axial du piston 30 provoque la rotation tie la' vis '44 d*-un: gfhgle proporLes caractéristiques de l'invention ressortiront plus 10 la figure 1 est une vue en perspective et en coupe bad original 0251 1 3 2029001 tionnel au déplacement axial. La vis 44 comporte une seconde partie filetée 48 dépassante du côté opposé du palier 46, vers l'extrémité de la tête 28 du corps 22 et qui est engagée dans un taraudage du dispositif d'entrée et de sortie du. distributeur 38• Le dispositif d'entrée et de sortie du servodistributeur 38 comprend un arbre d'entrée 50 qui tourne dans un palier 52 de l'extrémité de la tête 28 de l'appareil de commande 20, un tambour cylindrique 54 comportant une rainure 56 à la surface» L'arbre d'entrée 50 est engagé dans le tambour 54 pour permetti'e un mouvement relatif axial sans mouvement relatif en rotation, un taraudage de l'autre extrémité du cylindre 54 étant engagé dans la partie filetée 48 de la vis 44 et un levier de commande 58 com--portant une extrémité engagée dans la rainure de came 560 L'autre extrémité du levier est articulée au tiroir 60 en forme de pi&ton du servodistributeur 38. Le levier 58 est articulé entre les deux extrémités autour d'un axe 62 fixe par rapport au corps 22 de l'appareil 20. . ^ , Ainsi que le montre la figure 2, l'arbre d'entrée 50 est engagé dans un alésage du tambour 54 concentriquement à la surface extérieure de celui-ci,, La rotation de l'arbre 50 par rapport au tambour 54 est empêchée par une fente axiale 66 de l'arbre 50 et une clavette 68 fixée au tambour 54 et pouvant coulisser dans la fente 66. Cependant, un autre dispositif, par exemple des cannelures complémentaires,peut être utilisé entre l'arbre d'entrée et le tambour pour obtenir le même résultat. L'extrémité du coté intérieur-du cylindre 54 comporte un taraudage 70 (figure 2) qui est engagé sur la partie filetée 48 de la vis 44. Par suite, quand l'arbre d'entrée 50 est tourné par l'action d'un signal mécanique extérieur, le tambour 54 tourne par rapport à la vis 44, et, en.supposant que le piston 30 se trouve provisoirement dans une position donnée, le tambour 54 tourne aussi par rapport au corps 22 de l'appareil 20, En considérant à nouveau la figure 1, cette rotation conjointement avec l'action de la rainure hélicoïdale 56 sur le levier 58 provoque le pivotement de celui-ci. autour de son axe 62 pour déplacer le piston 60 du servodistributeur afin de diriger le liquide hydraulique sous pression vers la chambre de développement 32 ou la chambre de retrait 3^ suivant le sens de déplacement du tiroir 60. bad original 70 02511 4 2029001 La réaetion pour ramener le tiroir du servodistributeur au point mort résulte de la rotation de la vis 44 du fait du déplacement du piston 30 et provoque le mouvement de la partie filetée 48 et du taraudage 70 pour déplacer le tambour 54 dans le sens opposé 5 à celui du mouvement provoqué par le signal entrant» Le servodistributeur 38 comprend un corps 72 comportant un alésage cylindrique 74 dans lequel est coulissé le tiroir 60. Le tiroir 60 comprend des portées 76 et 78 aux extrémités qui coulissent de façon étancîie dans 1 ' alésage 74 pour empêcher les '10 fuites de liquide hydraulique, et deux portées intermédiaires 80 et 82 espacées l'une de l'autre et des portées 76 et 78 des extrémités. Les parties du tiroir 60 situées entre les portées j6, 78, 80 et 82 ont des diamètres plus réduits pour former des passages annulaires 84, 86 et 88 entre les parties de diamètre réduit"du ±5 tiroir et la surface de l'alésage. Le corps de distributeur 72 comporte un passage ou lumière 90 débouchant entre les portées 76 et 82, et une seconde lumière 92 entre la portée 78 et la portée intermédiaire 80, ces deux lumières 90 et 92 communiquant par un conduit ou un passage 94 relié à un conduit de retour pour le 20 liquide hydraulique. Le corps du distributeur 72 comporte une troisième lumière 96 débouchant entre les portées'intermédiaires 80 et 82 et qui est reliée à une source de liquide hydraulique sous pression. Le corps de distributeur 72 comporte deux rainures circulaires 98 et 100 dans des positions correspondant à celles " 25 des portées 80 et 82 quand le tiroir 60 est au point mort. La largeur de ces rainures circulaires 98 et 100 est très peu inférieure à la largeur dans le sens axial des portées 8.6 et 82, et ces rainures circulaires sont reliées par des conduits 102 et 104 respectivement à la chambre de développement 32 et à. la chambre 30 de retrait JH. L'extrémité du tiroir 60 du côté de la portée 76 comporte un prolongement 106 articulé à 1Textrémité du levier 58. L'appareil de commande hydraulique 20 fonctionne de la façon suivante. Si le signal mécanique entrant agit dans le 35 sens indiqué par la flèche 108 sur la figure 1, le tambour 54 tourne et par suite fait tourner la rainure de came hélicoïdale 56 en provoquant en même temps son déplacement dans le sens indiqué par la flèche 110 de sorte que l'extrémité inférieure du levier 58 bad original 70 02511 5 2029001 est.déplacée par ces deux mouvements,,. Le tiroir 60 est par suite repoussé vers le coté opposé à celui de l'articulation du levier 58 et la portée 82 découvre la première rainure circulaire 98 pour faire communiquer la chambre de retrait 34 & travers le 5 conduit 104 avec le conduit de retour 90= En même temps, la portée intermédiaire 80 découvre la rainure circulaire 100 pour faire communiquer la lumière d'arrivée du liquide sous pression 96 avec la chambre de développement 32, à travers le conduit 102. Un signal de sens opposé provoque bien entendu l'effet contraire» 10 Quand le liquide sous pression pénètre dans la chambre 32, le piston 30 est déplacé dans le sens indiqué par la flèche 112. Ce déplacement axial du piston 30 provoque une rotation correspondante de la vis 44, proportionnelle au déplacement du piston, et cette rotation provoque un déplacement axial correspondant du tambour 54 15 par rapport à la vis 44 du fait de 1'extrémité filetée .48 de la vis 44 tournant dans le tambour taraudé 54» En supposant maintenant que l'arbre d'entrée est arrêté dans une position angulaire donnée, il se produit aussi un déplacement longitudinal du tambour 54 par rapport au corps 22 de. l'appareil, dans une direction 20 opposée à celle résultant de la rotation de l'arbre d'entrée 50, ee qui provoque le pivotement du levier 58 dans le sens voulu pour couper le passage du liquide sous pression vers la chambre de développement 32. Si le piston 32 dépasse la position demandée par le signal entrant, le tiroir 60 du servodistributeur est 25 déplacé jusqu'à une position permettant le passage du liquide sous pression vers la chambre de retrait 34 en faisant communiquer la chambre 32 avec le conduit de retour, de sorte que le piston 30 est ramené vers la position demandée, représentée par la position angulaire de l'arbre d'entrée 50. Ce fonctionnement cyclique est 30 répété un nombre réduit de fois jusqu'à ce que le piston JO se trouve dans la position demandée ou très près de cette position en fonction des caractéristiques dynamiques du sytème. La figure 3 représente une variante d'une partie de l'appareil selon l'invention. Le dispositif d'entrée, le disposi-35 tif de réaction et le servodistributeur sont seuls représentés, le reste de l'appareil de commande à vérin hydraulique étant d'une • construction similaire à celle représentée sur la-figure 1. L'appareil comprend un arbre fileté 114 semblable à celui de la BAD OHJGJMAL 70 02511 6 2029001 figure 1 et qui est supporté de façon analogue dans un palier monté à l'extrémité du côté de la tête de l'alésage de l'appareil. Le dispositif d'entrée et de réaction comprend (l) un élément ou arbre cylindrique 116 qui est supporté pour pouvoir tourner 5 et pour coulisser par un palier non représenté à 1'extrémité de la tête du corps de l'appareil, (2) une partie filetée 118 concentrique à l'élément cylindrique 116 et solidaire de celui-ci, 0) une partie tubulaire 120 concentrique à l'arbre fileté 114 et solidaire de cet arbre, (4) un dispositif 122 permettant le mouve-10 ment coulissant axial de l'extrémité de la vis 118 dans la partie tubulaire 120 sans permettre la rotation relative, (5) un arbre d'entrée 124 monté dans un palier du corps de l'appareil pour tourner autour d'un axe orthogonal à l'axe de la vis 118, (6) un pignon de vis sans' fin 126 fixé à l'arbre 124 pour engrener 15 avec la vis 118 et (7) un levier de commande 128 articulé à une extrémité en 130 sur un axe fixé au corps de l'appareil, dont 1* autre extrémité est engagée dans une rainure circulaire 132 de l'élément cylindrique 116 et dont un point intermédiaire est articulé à l'extrémité du tiroir 134 d'un servodistributeur 136 20 dont la construction est identique à celle du servodistributeur de la figure 1. Le dispositif permettant le mouvement coulissant axial èntre la partie tubulaire 120 de l'extrémité de l'arbre fileté 114 et 1'extrémité de la vis sans fin 118 sans rotation rela-25 tive entre les deux parties est montré par la.vue en perspective et en coupe de la partie tubulaire 120. La vis sans fin 118 est prolongée par une partie cylindrique de plus grand diamètre 138 sur laquelle est fixée une clavette 140 dépassant de la surface cylindrique, et la partie tubulaire 120 comporte une fente longi-30 tudinale correspondante 142. Les dimensions relatives de la partie tubulaire 120, de lfextrémité cylindrique 130 de la vis sans fin 118, de la fente 142 et de la clavette 140 permettent à la partie cylindrique 13& de coulisser librement à 1'intérieur de la partie tubulaire 140„ Cependant, un accouplement à cannelures ou autres 35 peut remplacer cette structure comme dans le cas de la figure 1. Pendant le fonctionnement, une rotation de l'arbre d'entrée 124 sous l'action d'un dispositif extérieur fait tomber le pignon 126 et déplace longitudinalement la vis sans fin 118 et bad original 0251 1 7 2029001 sa partie cylindrique 116 d'une façon correspondante. Le déplacement axial de la partie cylindrique 116 et par suite de sa rainure 132 fait pivoter le levier 128 autour de son articulation 130 et provoque un déplacement correspondant du tiroir 134 du servo-5 distributeur pour diriger le liquide hydraulique sous pression vers la chambre de développement ou de retrait de la façon décrite par rapport à la figure 1. Il en résulte un déplacement du piston qui provoque une rotation proportionnelle de l'arbre avis 114 et du fait de l'accouplement ne permettant pas la rotation relative 10 entre l'arbre 114 et la vis sans fin 118, la vis sans fin 118 est vissée ou dévissée axialement sur le pignon 126 en sens opposé à celui du déplacement axial résultant du signal entrant. Il en résulte le déplacement du tiroir 134 vers le point mort sous l'action du levier de commande 128. Comme dans le cas de la figure 1, 15 tout dépassement de course du piston entraîne l'inversion du sens d'arrivée du liquide haute pression par le servodistributeur 136 vers les chambres de développement et de retrait jusqu'à l'arrêt du piston à la position demandée. Bien entendu, la description qui précède n'est pas 20 limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre. % bas ôftfê mi 70 02511 8 2 029 C 01 " REVENDICATIONS. . . 1. -Appareil de commande à vérin hydraulique comportant un cylindre, un piston pouvant coulisser dans le cylindre en délimitant une chambre de développement et une chambre de retrait, Un 5 arbre fileté supporté pour tourner dans le cylindre et couplé au piston pour tourner en réponse à un mouvement de translation longitudinal du piston, un dispositif de commande de distributeur supporté par le cylindre et un distributeur caractérisé par un élément cylindrique comportant une rainure hélicoïdale dans sa 10 surface cylindrique et supporté pour pouvoir être déplacé longi-tudinalement et en rotation, un dispositif d'entrée pour provoquer le déplacement axial de la,rainure par rapport au cylindre et un dispositif de réaction pour provoquer le déplacement axial inverse de la rainure par rapport au cylindre, le dispositif 15 de réaction étant couplé à l'arbre fileté et le distributeur dirigeant sélectivement le liquide hydraulique sous pression vers la chambre de développement ou la chambre de retrait en permettant l'échappement à partir de l'autre chambre et le distributeur comportant un levier de commande ayant une extrémité engagée dans 20 la rainure en came de l'élément cylindrique. 2. Appareil de commande à vérin hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'entrée comporte un arbre d'entrée monté coaxialement avec le cylindre de l'appareil et couplé à un prolongement fileté de l'arbre 25 fileté engagé dans une partie taraudée de l'élément cylindrique, le dispositif de réaction comprenant cette partie filetée, 3. Appareil de commande à vérin hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'-entrée comprend un arbre d'entrée supporté par le cylindre pour tourner autour 30- d'un axe orthogonal à l'axe du cylindre et un pignon de vis sans fin fixé sur l'arbre d'entrée et une vis sans fin solidaire de l'élément cylindrique et engrenant avec le pignon de vis sans fin, le dispositif de réaction comportant un dispositif couplé à l'arbre fileté pour faire tourner la vis sans fin. 35 4. Appareil de commande à vérin hydraulique selon la reven dication 3, caractérisé en ce que le dispositif pour faire tourner la vis sans fin comprend un élément tubulaire fixé à l'arbre fileté, une partie cylindrique solidaire de la vis sans fin et pouvant bad original 70 02511 s 2029001 coulisser dans 11 alésage de lrélément tubulaire, et une clavette pour empêcher la "rotation relative entre cette partie cylindrique et l'élément tubulaire tout en permettant le déplacement axial relatif entre ees deux parties. bad original