Brevet FR2124230A1 — publié le 19720922

La présente invention est relative à système hydraulique et, plus particulièrement ,à un système hydraulique comprenant un transducteur monté dans un cylindre de manière à empêcher son endommagement et à obtenir un degré élevé de fiabilité. 5 " Le transducteur est de construction relativement simpleetjeut être ê-briqué aisément et économiquement. On a proposé des' systèmes hydrauliques dans lesquels le déplacement des éléments est détecté électriquement de manière à produire des signaux destinés à contrôler ces mouvements 10 ou déplacements ou afin d'exécuter des fonctions de commande.Les transducteurs classiques, toutefois, ne conviennent généralement pas pour détecter des déplacements dans des systèmes hydrauliques, à cause des difficultés de montage des unités et à cause des conditions auxquelles elles sont exposées.Dans les systèmes hydrauli-15 ques utilisés dans des machines de construction ou de terrassement ou analogues , par exemple, des instruments relativement délicats tels que des transducteurs peuvent être aisément endommagés et être mis hors service.En ce qui concerne la sécurité,le problème peut être particulièrement sérieux lorsque le transducteur exécute une 20 fonction de commande critique. La présente invention a été conçue avec pour but général de surmonter les désavantages des systèmes poposés antérieurement et d'offrir un système hydraulique pouvant être commandé électriquement ainsi qu'un transducteur pour celui-ci , 25 avec lesquels la possibilité d' endoromagement est réduite au minimum eb un degré de fiabilité élevé peut être obtenu. Un autre but de l'invention est d'offrir un transducteur qui est de construction relativement simple et qui peut être fabriqué aisément et économiquement. 30 ' Dans un système hydraulique suivant l'inven tion, un système commandé électriquement commande l'alimentation en fluifehydraulique vers un cylindre afin de commander la position d'un piston dans ce dernier, un transducteur connecté au système électrique répondant au déplaçaient du piston de manière à offrir 35 une commande, hautement précise.Le transducteur comprend un élément de résistance allongé et un élément de contact engagé avec celui-ci, ces deux éléments étant montés à l'intérieur du cylindre et supporrr tés à partir de ce dernier et du piston d'une manière telle qu'un 72 00250 2124230 déplacement rectiligne relatif de l'élément de contact le long de l'élément de résistance soit effectué en réponse à un déplacement du piston.De préférence,1'élément de résistance est supporté à partir du cylindre , tandis que l'élément de contact est supporté 5 à partir du piston.Avec cet agencement , la position du piston par rapport au cylindre est détectée directement et avec précision et, étant donné que les éléments sont montés à l'intérieur du cylindre, plutôt qu'à l'extérieur, la possibilité d'un endommagement par des impacts appliqués extérieurement est éliminée. 10 Les éléments sont exposés au fluide hydraulique ce qui est un avantage plutôt qu'un inconvénient lorsque ce fluide est une huile, comme c'est normalement le cas , qui possède de bonnes propriétés diélectriques et qui offre. une protection contre toute formation d'arc possible, alors que l'élément de contact se 15 déplace le long de l'élément de résistance.Etant donné"que le trans ducteur est totalement protégé et enfermé, il n'y a pas de danger lorsque le système est utilisé dans une atmosphère explosive. Suivant une caractéristique importante , une tige de piston possède un passage interne ouvert à son extrémité 20 qui supporte le piston et au moins une partie de l'élément de résistance est disposée dans le passage.La longueur du passage est de préférence telle qu'elle permette un déplacement du piston pratiquement sur toute la longueur du cylindre tout en offrant en même temps uib détection continue de la position du piston dans le cy-25 lindre. D'autres caractéristiques importantes concernent la construction du transducteur d'une manière telle qu'il puisse être aisément monté dans le cylindre et qu'il puisse être fabriqué aisément et économiquement tout en étant hautement fiable. 33 Dans une construction préférée, l'élément de résistance est bobiné sur une tige métallique, dont il est isolé , cette tige étant disposée dans une fente le long d'un côté d'un organe de support en matière isolante et une seconde tige métallique est disposée dans une fente ou rainure le long du côté opposé de l'organe de support, 35 avec l'assemblage des tiges et de l'organe de support agencé de manière à ête supporté à partir de l'extrémité du cylindre opposés . à celle à partir'de laquelle la tige de piston s'étend.Une extrémité de 1 élément de résistance est connectée, électriquement à 72 00250 2124230 une extrémité de sa tiçp de support,l'extrémité opposée de la tige étant connectée à une borne électrique s * étendant vers 1'extérieur pour la connexion à un circuit externe.L'autre extrémité de l'élément de résistance est connectée à une autre borne et la seconde ûi-5 ge est également connectée à une borne.Un assemblage de curseur est prévu et il comprend de préférence un organe tubulaire en matière isolante ainsi qu'une paire de bras élastiques supportés en des points diamétralement opposés à l'intérieur de cet organe , des éléments de contact se situant sur l'extrémité libre des bras élas-10 tiques et étant maintents en engagement sous pression avec l'élément de résistance et la seconde tige métallique.L'organe tubulaire est de préférence agencé de manière à être introduit dans l'extrémité ouverte du passage de la tige de piston. D'autres détails et particularités de l'in- t- 15 vention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se'référant aux dessins annexés, dans lesquels : La figure. 1 est une vue illustrant schématique-ment un système hydraulique réalisé suivant l'invention , avec une 20 unité de transducteur conforme à l'invention. La figure 2 est une vue en coupe d'un cylindre hydraulique du système , illustrant également en section transversale la construction du transducteur hydraulique disposé à l'intérieur. 25 La figure 3 est une vue en coupe, à grande échelle, pratiquement suivant la ligne III-III de la figure 2. La figure 4 est un schéma de circuit électrique. La référence 10 désigne d'une façon générale 30 un système hydraulique suivant 1 ' in vention. Ce système 10 comprend un cylindre hydraulique 11 à partir duquel s'étend une tige de piston 12.Les extrémités opposées du cylindre 11 sont couplées par l'intermédiaire de conduites 13 et 14 et d'une soupape 15 à un'réservoir 16 et à la sortie d'une pompe 17 dont l'admission est connec-35 tée au réservoir 16.La soupape 15 est agencée de manière à connecter la conduite 13 au réservoir et la conduite 14 à la sortie de la pompe ou la conduite 13 à la sortie de la pompe et la conduite 14 au réservoir, de manière à déplacer la tige de piston 12 dans l'un Il 00250 • " 2124230 et l'autre sens.La soupape 15 est commandée par une unité de solenôïde 18 qui est connectée par des conduites 19,20 et 21 à un système de commande hydraulique 22 qui est connecté , par des câbles 23,24 et 25, aux bornes d'un transducteur rectiligne désigné dans son ensemble par la référence 26.Lors du fonctionnement du système, le système de commande hydraulique 22 répond à un signal indiquant la position à laquelle la tige de piston 12 devrait être déplacée, ce signal pouvant être engendré à partir d'une commande manuelle ou d'ion autre appareil de commande électrique.En réponse au signal ainsi appliqué , le système 22 excite, par l'intermédiaire des conducteurs 19-21, le solénoîde 18 afin de déplacer la soupape 15 dans le sens voulu, du fluide sous pression étant appliqué soit à la conduite 13,soit à la conduite 14, tandis que l'autre conduite est connectée au réservoir 16.Le transducteur rectiligne 26 répond au déplacement de la tige de piston 12 de manière à appliquer un signal de réaction au système 22 par l'intermédiaire des conducteurs 23-25 et lorsque la tige de piston 12 est déplacée jusqu'à la position désirée , le solénoîde 18 cesse d'être excité afin d'actionner la soupape 15 vers une position telle que les conduites 13 et 14 soient déconnectées du réservoir 16 et de la pompe 17 , afin de verrouiller la tige 12 en position. En se référant aux figures 2 et 3, le transducteur 26 comprend unraccord 28 qui est vissé dans une ouverture 29 d'une paroi d'extrémité 30 du cylindre 11, de préférence avec un anneau d'étanchéité 31 dans une gorge annulaire entre l'extérieur de la paroi 30 et une partie de tête élargie 32 du raccord 28.Le raccord 2 8 est de configuration générale en coupelle et définit une chambre généralement cylindrique 34 à l'intérieur ,qui reçoit un bloc 35 de matière isolante , un anneau torique 36 étant disposé dans une gorge annulaire de la surface externe du bloc 35 pour un engagement sous pression avec la surface cylindrique interne de la chambre 34.Le bloc 35 a également une forme généralement en coupelle de manière à définir une chambre généralement cylindrique 37 dans laquelle une partie d'extrémité d'un organe de support allongé 38 est étroitement adaptoxL'organe 38 s'étend ■au centre dans'le cylindre 12 et dans un passage central 39 de la txge de p.stôn 12.L'organe de support'38 s'étend de préférence 72 00250 ■ 5 2124230 : jusqu'à l'extrémité opposée du cylindre 11 et le passage 39 possède une extrémité fermée 41 avec une longueur suffisante pour permettre au piston 40 de se déplacer jusqu'à une position proche de la paroi d'extrémité 30.Ce déplacement peut être limité par 5 des moyens d'arrêt appropriés quelconques , comme par exemple un épaulement interne 42 dans le cylindre 11.Le déplacement dans le sens opposé peut de même être limité par un épaulement interne 43 dans le cylindre 11. L'organe de support 38 possède une configuration en lo section transversale telle qu'illustrée à la figure 3 j qui est généralement carrée, à l'exception de quatre bords biseautés 44 et de gorges ou rainures longitudinales 45 et 46 dans ses faces supérieure 'et inférieure ainsi qu'une paire de gorges ou rainures longitudinales 47 et 48 das ses faces latérales.Une unité 15 de résistance 49 est disposée dans ]a rainure 45 , tahdis qu'une tige conductrice 50 est disposée dans la rainure 46.L'organe 38 est de préférence fait d'un métal tel que de l'aluminium et ile± revêtu d'une matière isolante , de préférence au moyen d'une o-pération de revêtement parpoudre électrstatique.L'unité de résis-20 tance 49 comprend un fil de résistance 51 tel-qu'un fil de nichro-me 3 par exemple, qui est bobiné sur une tige ou un mandrin 52 de manière à s'étendre pratiquement sur toute sa longueurj une matière isolante convenable étant disposée sur le mandrin afin d'isoler le fil de celui-ci.Le fil 51 forme l'élément de résis-25 tance du transducteur. Le fil ou élément de résistance 51 est engagé par un contact 54 porté par l'extrémité libre d'un bras élastiqe 55 dont l'extrémité opposée est fixée au moyen d'un canon métallique serti 56 sur une partie de surface interne d'un organe de support 30 tubulaire 58 en matière isolante.De même, un contact 60 , engagé avec la tige métalliqE nue 50 , est porté à l'extrémité libre d'un bras élastiqe 61 dont l'extrémité opposée est fixée par un canon 62 à une partie de surface interne du support 58., les contacts 54 et 60 et les bras de support associés 55 et 61 se trou-35 vant en association diamétralement opposée.Les contacts 54 et 60 sont connectés électriquement entre eux , par exemple au moyen • d'un fil 64 reliant entre eux les canons 56 et 62.Une extrémité du fil 51 de l'élément de résistance est connectée à la tige 49, 72 00250 6 2124230 par exemple au moyen, d'une soudure indiquée par la référence 65, à l'extrémité libre de l'organe de support 38.A l'extrémité .opposée, la tige 49 est connectée par un fil ou un ruban 66 à l'extrémité d'une goupille 67 disposée dans la rainure 45 et pré-5 sentant une partie de diamètre réduit 68 s'étendant à travers un passage dans le bloc 35, la partie 68 formant une borne électrique accessible à partir de l'extérieur du cylindre 11. L'ex-trémite de gauche du fil 51 de l'élément de résistance , tel qu'observé à la figure 2, est connectée à une goupille 70, sem-10 blable à la goupille 67 disposée dans la rainure latérale 48 de l'organe de support 38 et qui possède une partie de diamètre réduit 71 s'étendant à travers une ouverture dans le bloc 35 de manière à, former une seconde borne.La tige 50 est connectée par un fil ou un ruban 72 à l'extrémité d'une goupille 73, semblable 15 aux goupilles 67 et 70 et présentant une partie de diamètre réduit 74 s'étendant à travers une ouverture dans le bloc 35 de manière à former une troisième borne électriqE.Ainsi, les parties de goupille 68 et 71 sont connectées aux extrémités opposées du fil 51 de l'élément de résistance , tandis que la partie de gou-20 pille 74 eçtl connectée au contact de curseur 54. Il convient de remarquer que le support 58 est disposé dans le passage 39 au voisinage de l'extrémité ouverte de .celui-ci et que des anneaux à ressort appropriés 74a sont prévus pour le maintenir en place tout en permettant son enlèvement pour 25 l'entretien.Le support 58 est libre de tourner avec le support 38 pendant l'installation de l'assemblage et le piston peut tourner par rapport à celui-ci au cours du fonctionnement.Un ciment époxy approprié ou analogue peut être utilisé pour maintenir fermement en place les tiges 49 et 50 dans les rainures 45 et 46. 30 On se rendra compte que quand le piston 40 est dépla cé de la gauche vers la droite , la résistasse électrique entre les parties de goupille 73 et 71 est augmentée, tandis que la résistance électrique entre les parties de goupille 74 et 68 est diminuée.Si le fil 51 possède une résistance uni-forme par unité 36 de longuar et qu'il est bobiné uniformément sur la tige 49, comme on le préfère en général , la variation de résistance est linéaire et donne une indication précise de la position du piston 40 à l'intérieur du cylindre 11. 72 0C25Q 2124230 Un connecteur électrique approprié , non représenté, est prévu pour la connexion électrique des fils 23,24 et 25 aux parties de goupille 68,74 et 71 ,respectivement.La figure 4 est un schéma d'un type simple de système de commande électrique 22. 5 Des conducteurs 23 et 25 , qui sont connectés aux parties de goupille 68 et 71 et donc aux extrémités opposées de l'élément de résistance 51, sont connectés- "à des bornes 75 et 76 d'une sour ce de tension 77, un potentiomètre 78 étant également connecté entre les bornes 75 e't 76.Le contact mobile du pdoentiomètre 78 et 10 le conducteur 24 qui est connecté à la partie de goupille 74 et' donc au contact 54 s'ont connecta1 aux bornes ■ d ' entrée un amplificateur équilibré 80 comportant des bornes de sortie connectées par des conducteurs 19-21 au solénoîde 18.Le foncticmement de 1' amplificateur 80 est tel que si la tension entre ses bornes d'en-15 trée à une polarité,un signal de sortie est appliqué au solénoîde y 18 dans un sens tel qu'il amène, du fluide hydraulique a être fourni au cylindre 11 dans le sens voulu pour déplacer le piston 40 et réduire la différence de tension à l'entrée de l'amplificateur .Avec cet agencement, la position du pidtin 40 est fisée 20 par celle du contact mobile du potentiomètre 78 et en déplaçant ce contact, la position du piston peut être ajustée avec précision. Il sera évident que d'autres types de systèmes de commande électriques peuvent être utilisés. Il doit être entendu que la présente invention n'est 25 en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet. s 72 00250 REVENDICATIONS 2124230 1.Appareil à utiliser dans un système hydraulique comportant un cylindre et un piston pouvant être animé d'un mouvement de va-et-vient dans ce cylindre, caractérisé en ce qu'il 5 comprend un élément de résistance allongé à l'intérieur du cylindre, un élément de contact dans ce cylindre engagé avec l'élément de résistance, des premiers moyens de support supportant l'un des éléments à partir du cylindre , des seconds moyens de support supportant l'autre élément à partir du piston pour un déplacement 10 longitudinal relatif du contact le long de l'élément de résistance en réponse au mouvement du piston dans le cylindre, des premiers et seconds moyens de borne électrique accessibles à partir de 1' extérieur du cylindre et des premiers et seconds moyens de connexion électrique à partir des moyens de borne vers l'élément de 5 contact et vers une extrémité de l'élément de résistance. 2.Appareil suivant la revendication 1,caractérisé en ce qifil comprend des moyens d'alimentation en fluide hydraulique, des moyens pouvant être commandés électriquement afin de commander l'alimentation, en fluide à partir des moyens d'alimen- 20 tation dans le cylindre pour commander le déplacement du piston, et des moyens comportant des moyens de circuit électrique connectés aux moyens de borne électrique afin de commander les moyens susceptibles d'être commandés électriquement. 3.Appareil suivant la revendication 1,caractérisé 25 en ce qu'il comprend une tige de piston connectée à une extrémité au piston, cette tige de piston présentant un passage interne ouvert à sa première extrémité, une partie au moins de l'élément de résistance allongé'étant disposée à l'intérieur du passage. 4.Appareil suivant la revendication 1,caractérisé en 30 ce que les premiers moyens de connexion électrique comprennent un élément conducteur allongé en association parallèle espacée avec l'élément de résistance allongé et supporté par les moyens de support , un second élément de contact engagé à coulissement avec l'é lément conducteur allongé et supporté par les seconds moyens de '13 support à partir du piston , et des moyens connectant électriquement les premier et second éléments de contact. 5.Appareil suivant la revendicationll, caractérisé en ce ç.u.iVcnprend des troisitaes moyens de borne électrique accès- 72 00250 9 9194?™ sibles à partir de l'extérieur du cylindre et^troisièmes moyens do connexion électrique entre les troisièmes moyens de borne et l'extrémité de l'élément de résistance opposée à sa première extrémité. 5 6.Appareil suivant la revendication 1,caractérisé on ce que les premiers moyens de support comprennent un organe conducteur allongé supportant l'élément de résistance, des moyens d'isolement entre l'élément de résistance et l'organe conducteur sur sa longueur, et des moyens connectant une extrémité de l'élé-10 iuûnt de résistance à une extrémité de l'organe conducteur. 7. Appareil suivant la revendication 1,caractérisé en ce que les premiers moyens'de support comprennent un organe allongé en, matière isolante supporté à une extrémité à partir d'une extrémité du cylindre et disposé au centre dans le cylindre, 15 l'élémentde résistanee allongé étant supporté le long d'un côté de l'organe allongé en matière isolante. 8. Appareil suivant la revendication 7,caractérisé en ce que les premiers moyens de connexion électrique comprennent un organe conducteur allongé supporté le long d'un second côté 20 de l'organe allongé en matière isolante et un second élément de contact engagé avec l'organe conducteur allongé et connecté électriquement au premier élément de contact précité. 9.Appareil suivant la revendication 8,caractérisé en ce qu'il comprend un second organe conducteur allongé suppor- 25 tant l'élément de résistance , des moyens d'isolement isolant 1' élément de résistance d,u second organe conducteur sur sa longueur, des moyens connectant électriquement une extrémité de l'élément de résistance à l'extrémité adjacente du second organe conducteur et des troisièmes moyens de borne électrique accessibles de l'ex-30 térieur du cylindre et connectés à l'extrémité opposée du second organe conducteur. 10.Appareil suivant la revendication 8,caractérisé en ce que les seconds moyens de support comprennent en outre un organe généralement tubulaire en matière isolante et une paire 35 de bras élastiques dont' les extrémités sont fixées en des points diamétralement opposés à l'intérieur de l'organe tubulaire et présentant des extrémités libres supportant le premier élément de contact précité et le second élément de contact afiïi d' assu- 72 00250 10 2124230 rer un engagement sous pression avec l'élément de résistance et l'élément conducteur.