Brevet FR2137017A1 — publié le 19721229

La présente invention a pour objet un dispositif de servocommande électrohydraulique permettant de transformer un courant électrique en position d'un piston asservi. Elle vise plus particulièrement à augmenter la précision des serfd- commandes connues. Elle vise, en outre, à permettre la réalisation de servocommandes robustes, à faible prix de revient, d'un emrloi:simple et str, et dont Le fonctionnement soit pratiquement insensible aux conditions ambiantes. Un dispositif de servocommande électrohydraulique conforme à l'invention comprend, à cet effet, en combinaison, un moteur électrotnagnétique dit "moteur-couple" comportant un inducteur relié à une source de courant électrique de commande et un induit constitué par une armatuYe mobiîe en rotation, ladite armature étant soumise à un couple moteur proportionnel à l'intensité dudit courant de commande ; un moteur hydraulique comportant un piston mobile dans un cylindre et divisant ce dernier en deux chambres ; une source de fluide hydraulique sous pression ; deux conduits d'alimentati:rnchés retpectivent entre ladite source. de fluide hydraulique et les dites chambres ; deux conduits de fuite reliés respective mtà l'une et à l'autre desdites chambres et se terminant, chacun, par un ajutage de fuite; une palette mobile solidaire en rotation de ladite armature mobile et pouvant coopérer avec lesdits ajutages de fuite de manière à commander le déplacement du piston du moteur hydraulique dans un sens ou dans l'autre ffY des moyens pour créer un couple résistant proportionnel à la position instantanée du piston dudit moteur hydraulique et pour opposer ledit couple résistant au couple moteur s'exerçant sur ladite armature mobile, de manière que ladite position soit une fonction linéaire de l'intensité du courant de commande alimentant l'inducteur du moteur couple. Suivant un mode d'exécutlon, les moyens pour créer un couple résistant proportionnel à la position instantanée du piston dudit moteur hydraulique et pour opposer ledit couple résistant au couple moteur s 1exerçant sur ladite armature mobile, comprennent un organe élastique de liaison comportant une première portion reliée mécaniquement audit piston et une seconde portion reliée mécaniquement à ladite armature-nbile. L'organe élastique de liaison peut avantageusement titre constitué par un ressort, tel qu'un ressort de compres sion ou de traction, ou encore par une barre de torsion. Suivant un mode d'exécution préféré, les moyens pour créer un couple résistant proportionnel à la position instantanée du piston dudit moteur hydraulique et pour opposer ledit couple résistant au couple moteur s'exerçant sur ladite armature mobile, comprennent, en outre, un dispositif correcteur sensible à une température, de manière que ledit couple résistant soit indépendant de ladite température. Ce dispositif correcteur peut comprendre avantageu- sement une structure, telle qu'unie structure bimétallique, déformable en fonction de ladite température. Suivant une autre disposition de l'invention, les ajutages de fuite sont constitués par des gicleurs dont l'axe est parallèle à celui du moteur-couple, ce qui présente l'avantage qu'aucun couple parasite n'est introduit sur l'arbre portant l'armature mobile. La description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention. lia figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif de servocommande électrohydraulique conforme à 1 'inven- tion la figure 2 est une vue en coupe représentant plus en détail une partie du dispositif représenté à la figure 1 la figure 3 est une vue en coupe, suivant la ligne III-III, de la partie du dispositif de servocommande repré sen-à la figure 2 la figure 4 est un.schéma de principe d'un dispositif de servocommande électrohydraulique conforme à une variante de-l'invention la figure 5 est une vue en coupe représentant plus en détail une partie du dispositif représenté à la figure 4. Sur les figures à 3, on a désigné par le repère général 1 un moteur électromagnétique, du type dit "moteurcouple", logé à l'intérieur d'un boiter 2. Ce moteur comprend un inducteur fixe 3 comportant au moins un enroulement 4, et un induit mobile constitué par une armature 5 solidaire en rotation d'un arbre 6. L'enroulement 4 est relié, par l'inter médiaire de conducteurs 7 à une source 8 de courant électrique de commande, continu ou alternatif. Cette source - qui constitue l'entrée du dispositif de servocommande - peut avantageusement être consituée par un amplificateur opérationnel classique fonctionnant, par exemple, sous une tension de o à 15 volts en amplificateur de courant.L'intensité i du courant de commande peut varier, par exemple, entre 0 et 200 mA. Comme on le sait, l'armature 5 d'un tel moteur est soumise, en fonctionnement, à un couple moteur proportionnel à l'intensité i du courant de commande. A oe moteur-couple est associé un moteur hydraulique 9 (voir figure 1) comportant un piston 10 mobile dans un cylindre 11 et aivisant ce dernier en deux chambres 12, 13. Une source 14 de fluide hydraulique sous pression est reliée à chacune desdites chambres, par l'intermédiaire de conduits d'alimentation respectifs 15, 16 dans lesquels sont intercalés respectivement des étranglements ou diaphragmes 17, 18. La chambre 12 communique, par 1 tintermédiaire d'un conduit de fuite 19, avec un ajutage de fuite 20. De même, la chambre 13 est raccordée, par l'intermédiaire d'un conduit de fuite 21, à un ajutage de fuite similaire 22. Une palette mobile 23 peut coopérer avec les ajutages de fuite 20 et 22. Cette palette est solidaire en rotation de l'arbre 6 et, par conséquent, de l'armature mobile 5. L'ensemble constitué par l'arbre 6, I 1armature 5 et la palette 23 est monté dans des paliers 24, 25, tels que des paliers à billes ou des paliers fluides, portés par le boiter 2. Dans sa position d'équilibre, représentée aux figures 1 et 3, la palette 23 démasque les deux ajutages 20, 22, de sorte que les débits de fuite à travers lesdits ajutages sont égaux. Comme le montrent les figures 2 et 3, ces ajutages peuvent avantageusement être constitués par des gicleurs dont l'axe est parallèle à celui du moteur-couple, ce qui permet d'éviter qu'un couple parasite ne soit introduit, sous l'action des jets a'échappant desdits gicleurs, sur l'arbre 6. Le piston 10 est solidaire d'une tige 26 faisant saillie à l'extérieur du cylindre 11 et qui constitue la sortie du dispositif de servocommande. Des moyens, qui seront décrits ci-après, permettent de détecter la position instantanée du piston 10 ou de la tige 26, de créer un couple ré sistant proportionnel à ladite position instantanée, et d'opposer ledit couple résistant au couple moteur qui s'exerce sur l'ensemble constitué par l'arbre 6, l'armature 5 et la palette 23. Ces moyens comprennent, en particulier, un organe élastique de liaison 27, tel qu'un ressort de traction ou de compression, comportant une première portion 27a reliée mécaniquement au piston 10 et une seconde portion 27b reliée mécaniquement audit ensemble 6 5 -23. Comme le montre la figure 1, la portion 27a de l'or- gane élastique 27 est solidaire d'un levier 28 articulé à l'une des extrémités d'un levier 29 monté pivotant autour d'un point fixe 30 et dont l'autre extrémité est articulée à la tige 26. I1 va de soi, cependant, que le levier 29 n'est nullement indispensable et que la tige 26 pourrait être reliée di rectement à la portion 27a de l'organe élastique 27. La portion 27b de l'organe élastique 27 est reliée à l'ensemble mobile 6-5-23, par l'intermédiaire d'un dispositif correcteur 31 relié à l'extrémité 32a d'une bielle 32 calée sur l'arbre 6. Ce dispositif est représenté plus particu lièrement sur la figure 3. Il comprend, notamment, un manchon 33 sur lequel prend appui 1' extrémité 27b de l'organe élastique 27. Ce manchon est monté coulissant sur un axe 34 solidaire de l'extrémité 32a de la bielle 32, et il prend appui sur ladite extrémité par l'intermédiaire d'une structure 35, telle qu'une structure bimétallique, déformable en fonction d'une température, en l'occurrence la température ambiante. L'organe élastique 27 est du type à caractéristique linéaire. En d'autres termes, la force transmise par ledit organe à l'extrémité 32a de la bielle 32 est une fonction linéaire de la position de la portion 27a dudit organe élastique, c'esst-à-dire de la position du piston 10 du moteur hydraulique 9. Ainsi qu'il a été vu la déformation dudit organe peut toutefois être corrigée à l'aide du dispositif correcteur 31, de sorte que la force (désignée ci-après par le symbole F) transmise à l'extrémité 32a de la bielle 32 peut entre rendue indépendante de la température ambiante. On peut ainsi compenser les variations du module d'élasticité de l'organe 27 dues à d'éventuelles variations de température. Un couple résistant, dont le moment est égal au produit de la force F par la longueur de la bielle 32, stoppose donc à-la rotation de l'arbre 6. Le dispositif de servocommande conforme à 1 'inven- tion fonctionne comme suit L'ensemble rotatif constitué par l'arbre moteur 6, ltarmature 5 et la palette 23 est soumis, à chaque instant, à deux couples opposés, à savoir un couple moteur proportionnel à l'intensité i du courant électrique de commande, et un couple résistant proportionnel à la position instantanée du piston 10. Le dispositif est en équilibre lorsque ces deux cou plès sont égaux en valeur absolue. La palette 23 est alors immobile dans sa position centrale (voir figure 1) pour laquelle les débits de fuite respectifs à travers les ajutages 20 et 22 sont égaux, de sorte que le piston 10 et la tige 26 restent également immobiles dans une position bien définie. Si 1'intensité i du courant de commande varie, le couple moteur varie corrélativement, de façon proportionnelle. Bes deux couples cessent alorsd'tre égaux et l'ensemble 6-523 toùrne d~'un angle proportionnel à la différence entre les deux couples, de-sorte que l'un des ajutages 20-22 est-masqué tandis que l'autre est démasqué. Les pressions de part et d'autre du piston 10 cessant d'être-égales, le piston 10 et la tige 26 se déplacent en provoquant corrélativement, par l'intermédiaire de l'organe de liaison élastique 27, une modification du couple résistant-proportionnelle au déplacement duditpiston, jusqu'à ce que les deux couples, moteur et ré résistant, soient 'de nouveau égaux.La palette 23 revient alors à sa-position-centrale pour laquelle les débits de fuite à travers les ajutages 20, 22 sont de-nouveaux égaux. Le piston 10 occupe å ce moment une nouvelle position bien déterminée, qui est une fonction linéaire de l'intensité i du courant de commande. On établit ainsi, de façon simple et précise-, une correspondance entre la position longitudinale dé la tige 26 et l'intensité i du courant de commande. On observera que, au au dispositif correcteur 31 et aux propriétés magnéti- ques du moteur-couple, cette correspondance n'est pas influ encéé par la température ambiante. Les figures 4 et 5 sont relatives à un dispositif analogue au dispositif décrit précédemment, et dont les élé ments analogues ont été désignés par les mêmes repères. Ce dispositif diffère du précédent essentiellement en ce que l'organe élastique de liaison, au lieu de comporter un ressort de compression ou de traction, comprend ici une barre de torsion 40. Cette dernière comporte une première portion 40a reliée mécaniquement au piston 10 du moteur hydraulique 9, et une seconde portion 40b reliée mécaniquement à l'armature mobile 5 du moteur-couple 1. Comme le montre la figure 4, la portion 40a de l'organe élastique est rendu solidaire d'une bielle 41 articul-ée à un levier 42 relié luimeAme à la tige de piston 26 par l'intermédiaire d'un dispositif correcteur 43 analogue au dispositif correcteur 31 décrit en regard des figures 1 à 3. À cela près, le fonctionnement des deux dispositifs est le même. On observera que le gain du dispositif de servocommande conforme à l'invention - que l'on peut définir comme le rapport entre la variation du débit de fluide hydraulique alimentant le moteur hydraulique 9, et la variation de l'intensité du courant électrique de commande - est élevé, ce qui permet, en particulier, d'utiliser un piston 10 de grande section capable de commander directement un organe récepteur quelconque. lies propriétés du moteur-couple et du moteur hydraulique concourent à l'obtention d'un fonctionnement particulièrement précis, quelle que soit la charge du piston. La mise en oeuvre du dispositif correcteur 31 assure, en outre, une insensibilité pratiquement totale de la servocommande à la température de ses éléments constitutifs. L'ensemble fonctionne sans balais et sans frottement. Le dispositif conforme à l'invention - qui présente, en outre, l'avantage d'une grande simplicité.et d'un faible prix de revient - peut être mis en oeuvre dans toutes les installations dans lesquelles un signal électrique de commande doit être transformé, suivant une fonction linéaire, en position d'un organe asservi. Parmi ses applications, on notera, en particulier, la commande depistoris-doseurs dans des installations de régulation de débit de liquide, notamment de carburant. La servocommande peut, dans ce cas, être immergée sans inconvénient, même dans un liquide à température relativement élevée. Ce dispositif peut également servir à l'actionnement de commandes de vol, ou au réglage de machines outils, notamment de machines à copier. Les exemples qui précèdent n'ont naturellement aucun caractère limitatif. Il va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et qu'il serait possible de les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de servocommande électrohydraulique, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison, un moteur électromagnétique dit i'moteur-couple", comportant un inducteur relié à une source de courant électrique de commande et un induit constitué par une armature mobile en rotation, ladite armature étant soumise à un couple moteur proportionnel à l'intensité dudit courant de commande ; un moteur hydraulique comportant un piston mobile dans un cylindre et divisant ce dernier en deux chambres ; une source de fluide hydraulique sous pression ; deux conduits d'alimentation branchés respectivement entre ladite source de fluide hydraulique et lesdites chambres ; deux conduits de fuite reliés respectivement à ltune et à l'autre desdites chambres et se terminant, chacun, par un ajutage de fuite ; une palette mobile solidaire en rotation de ladite armature mobile et pouvant coopérer avec lesdits ajutages de fuite de manière à commander le déplacement du piston du moteur hydraulique dans un sens ou dans l'autre ; et des moyens pour créer un couple résistant proportionnel à la position instantanée du piston dudit moteur hydraulique et pour opposer ledit couple résistant au couple moteur s'exerçant sur ladite armature mobile, de manière que ladite position soit une fonction linéaire de l'in tensitê du courant de commande alimentant l'inducteur du moteur couple. 2. Dispositif de servocommande suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour créer un couple résistant proportionnel à la position instantanée du piston dudit moteur hydraulique et pour opposer ledit couple résistant au couple moteur s'exerçant sur ladite armature mobile, comprennent un organe élastique de liaison comportant une première portion reliée mécaniquement audit piston et une seconde portion reliée mécaniquement à ladite armature mobile. 3. Dispositif de servocommande suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit organe élastique de liaison comprend un ressort, tel qu'un ressort de compression ou de traction. 4. Dispositif de servocommande suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit organe élastique de liaison comprend une barre de torsion. 5. Dispositif de servocommande suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens pour créer un couple résistant proportionnel à la position instantanée du piston dudit moteur hydraulique et pour opposer ledit couple résistant au couple moteur s'exerçant sur ladite armature mobile, comprennent en outre un dispositif correcteur sensible à une température, de manière que ledit couple résistant soit indépendant de ladite température. 6. Dispositif de servocommande suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ledit dispositif correcteur comprend au moins une structure, telle qu'une structure bimétallique, déformable en fonction de ladite température. 7. Dispositif de servocommande suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits ajutages de fuite sont constitués par des gicleurs dont l'axe est parallèle à ltaxe du moteur-couple.