Brevet FR2126223A1 — publié le 19721006

J. 2126223 Des raisons de sécurité recommandent de rendre multiples, c'est-à-dire au moins doubles, les servocommandes hydrauliques, cela notamment pour le pilotage d'aéronefs et d'astronefs, afin que si la commande principale vient à faire défaut, une autre 5 commande, auxiliaire, la relaye automatiquement. Il ne suffit cependant pas à cet effet de coupler mécaniquement deux servocommandes hydrauliques simples de même puissance et de les faire agir simultanément sur une sortie commune. C'est ainsi que dans un dispositif connu d'après la prépu-10 blication de brevet allemand n° 1 426 480 et comportant deux servomoteurs en tandem hydrauliquement actifs l'un en même temps que l'autre dont les soupapes de commande ou, plus exactement, les pistons de celles-ci sont couplés mécaniquement, des organes de commutation supplémentaires sont insérés dans les circuits de 15 commande hydraulique afin qu'une défaillance d'un circuit de commande électrique ne provoque pas de blocage desdits pistons et ne condamne donc pas le fonctionnement de l'ensemble de la servocommande. Le couplage mécanique des pistons de soupape de commande rend cependant inévitable un arrêt total si l'un d'eux 20 vient à se bloquer par coincement ou autre anomalie similaire. Des mesures supplémentaires s'imposent donc à cet égard, à moins de renoncer complètement audit couplage mécanique des pistons de soupape de commande, ce dont il ne peut être question dans cette servocommande en tandem. 25 Une telle servocommande nécessite en outre un accord rigoureux entre ses soupapes de commande couplées, d'où une complication correspondante de la fabrication. S'il s'agit de coupler des soupapes de commande de servomoteurs simples, essentiellement conçues par conséquent en vue de leur utilisation dans des servo— 30 commandes hydrauliques simples, il est absolument impossible dè rendre leurs fonctions symétriques sur tout leur -parcours de commandes leurs caractéristiques de débit en fonction de la course étant différentes, il faut s'attendre aussi bien à une réduction importante des vitesses de déplacement qu'à des conditions de 35 pression tout à fait dissymétriques dans les chambres de travail des cylindres. On a constaté que les forces exercées dans ces conditions par les pistons de travail peuvent parfois être de sens opposés, si bien que la puissance effective de la commande s'en trouve à tout le moins fortement diminuée. iq L'invention a pour objet une double servocommande hydrau- 72 05413 2 2126223 lique qui reste capable de fonctionner même en cas de blocage d'une de ses soupapes de commande aux pistons couplés mécaniquement ou de défaillance d'un circuit d'énergie et dans laquelle il ne soit plus nécessaire de rendre symétriques les fonctions hydrauliques 5 desdites soupapes. Par un blocage, il faut entendre par exemple, comme on l'a dit, un coincement d'un piston de soupape de commande. Cette double servocommande hydraulique, comportant au moins deux servomoteurs couplés mécaniquement dans lesquels, un dispositif permutateur étant associé aux soupapes de commande, les tiges de piston de ces dernières sont elles aussi couplées, est caractérisée par le fait qu'une liaison limitant les forces de commande est établie, par assemblage dynamique, entre chaque tige de piston de commande et un organe transmettant à celle-ci des signaux de commande et que le dispositif permutateur se compose essentiellement 15 d'un élément de commutation qui met sélectivement en état d'agir hydrauliquement l'un ou l'autre des servomoteurs. Une telle servocommande ne constitue donc pas un véritable système hydraulique double, mais à tout moment un seul de deux servomoteurs couplés y fonctionne sur une sortie qui leur est 20 commune, tandis que l'autre est en même temps entraîné hors pression, mais prêt à agir. Il n'est pas besoin, à cet effet$ d'autres liaisons rigides directes entre les servomoteurs qu'un accouplement de type usuel des tiges de piston de travail et une timonerie réalisant le couplage des tiges de piston des soupapes de commande. 25 II est clair que les organes transmetteurs de signaux de commande précités font partie de ladite timoneries les liaisons dynamiques établies entre ces organes et les tiges des pistons de soupape de commande permettent en effet de vaincre, en cas de blocage de l'un de ces derniers, la résistance opposée de ce fait par lui, tandis 30 que le second piston de soupape, non perturbé,reste directement dé-plaçable et commandable. Avec un agencement approprié de ces liaisons, il suffit pour cela d'exercer des forces de commande à peine supérieures à celles qu'exige normalement le déplacement des pistons de soupape de commande en dehors de toute perturbation. 35 En vue d'une permutation automatique entre le servomoteur perturbé et celui qui reste en état, ou la soupape de commande correspondante, l'élément de commutation est conjugué avec l'une au moins des liaisons par assemblage dynamique, de préférence celle de la tige de piston de soupape de commande du servomoteur d'en-40 traînement principal. 72 05413 3 2126223 Ledit élément de commutation peut consister en un cylindre différentiel qui soit soumis, du côté libre de son piston, à la pression d'alimentation du premier servomoteur et, du côté de la tige de piston, c'est-à-dire dans sa chambre annulaire, à celle du 5 second ei dont ladite tige de piston soit conjuguée avec un organe d'isolement de la source de cette seconde pression. Un tel dispositif offre non seulement l'avantage d'une permutation automatique lorsque l'un des pistons de soupape de commande se bloque, mais au cas aussi d'une défaillance d'un circuit d'énergie hydraulique, de 10 préférence le circuit du servomoteur principal, celui de mettre alors automatiquement en état d'agir hydrauliquement le second servomoteur, auxiliaire, jusque là entraîné prêt à interveai'ï. Un autre avantage important réside dans le fait que l'on peut utiliser, dans une telle servocommande, des servomoteurs es-15 sentiellement conçus pour des servocommandes hydrauliques simples. Etant donné qu'à tout moment du fonctionnement un seul des deux servomoteurs agit hydrauliquement,, il n'est en effet plus nécessaire de procéder^ lors de leur couplage,, à un ajustaere hydraulique de leurs soupapes de commande. Le réglage pratiqué au cours de la fa— 20 brication des servomoteurs individuels s'avère ^ieinement suffisant. Les servomoteurs sont par conséquent directement échangeables un par un en cas de dérangements ou d'avaries. En même temps se trouve avantageusement résolu le problème d'avoir à réaliser, et adapter aux exigences particulières de forces de déplacement ou 25 autres, des servocommandes hydrauliques dans de brefs délais, au fur et à mesure seulement des besoins. Ce problème se pose notamment pour l'exécution de projets d'aéronautique et d'astronautique, cela dans la phase des essais. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description 30 d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequels la figure 1 est le schéma d'une double servocommande hydraulique à laquelle les signaux de commande sont transmis par une seule timonerie mécanique; 35 la figure 2 représente en perspective le détail de la liaison entre une tige de piston de soupape de commande et un élément de la timonerie selon la figure 1| la figure 2a est un croquis de complément à la figure 2. Une gouverne 1, par exemple de profondeur sur un aéronef, 40 est dépiaçable en pivotement par deux servomoteurs 2, 3 comportant à 72 05413 4 2126223 cet effet des cylindres de travail dont les tiges de piston 4 et 5 s'étendent de part et d'autre et sont couplées mécaniquement: elles sont liées rigidement, en direction axiale, par un accouplement 6 de type usuel, par exemple à bielles, et dépla-çables radialement entre certaines limites pour compenser des erreurs angulaires ou autres. Les servomoteurs 2 et 3, du type simple et de même puissance, fonctionnent sur une sortie commune qui consiste en un tringlage 7 relié à la gouverne 1 et à la tige de piston de travail 4 du servomoteur d'entraînement principal 2* 11 n'y a toujours qu'un seul de ces servomoteurs 2 et 3, reliés respectivement aux sources de pression 8 et 9, à être hydrauliquement actif, le second étant en même temps entraîné hors pression et prêt à intervenir. On reviendra plus loin sur cette disposition. Les soupapes de commande 10 et 11 des servomoteurs 2 et 3 sont couplées par une timonerie en genre de parallélogramme articulé dans laquelle deux leviers intermobiles 12 et 13 attelés chacun à l'une des tiges de piston de travail 4 ou 5 sont articulés sur une autre tige de piston 14 qui les relie entre eux et est déplaçable, par exemple, par un manche à balai agissant sur son extrémité de gauche 50. Les soupapes de commande à utiliser comportent un dispositif de dérivation agissant en fonction de la pression et établissant, en cas de défaillance ou de suppression de la pression d'alimentation, un libre passage, entre les chambres du cylindre de travail correspondant, pour le fluide de pression se trouvant dans ce dernier. Chaque levier intermobile 12 ou 13 est solidaire d'un axe 15 qui tourne librement dans une ouverture, non représentée, de la tige de piston de soupape de commande intéressée 16 ou 17, ou, plus exactement, de la partie d'accouplement 18 de celle-ci. Lesdites parties 18 passent par une fenêtre ménagée dans le levier 12 ou 13 à hauteur de son axe de rotation, comme représenté sur la figure 2 pour le levier 12. Quant à la tige de piston 14, elle peut être munie en outre de manchons de serrage ou autres tendeurs usuels facilitant l'ajustage des leviers couplés 12 et 13. Les liaisons de transmission de forces de commande entre les leviers 12, 13 et les tiges de piston de soupape de commande correspondantes 16, 17 ont lieu sur les extrémités extérieures des parties d'accouplement 18. Le détail de ces liaisons ressort également de la figure 2, particularisée à la tige de piston de soupape de commande 16 du servomoteur principal 2: dans 72 05413 5 2126223 ces liaisons, identiques pour les deux tiges de piston 16 et 17, l'axe 15 précité ssrt à l'articulation de deux éléments de levier 20 placés de part et d'autre de la partie d'accouplement 18 et articulés en outre, à leurs extrémités extérieures 21, sur un autre 5 axe 22, solidaire de ladite partie d'accouplement 18, par rapport auquel ils sont déplaçables en pivotement et aussi en translation axiale. Chaque élément de levier 20 comporte à cet effet, comme on le voit sur la figure 2a, une boutonnière 54 dans laquelle l'axe d'articulation 22 vient en butée en bout de course du piston de 10 commande, dans un sens comme dans l'autre. La liaison de l'axe d'articulation 22 aux éléments de levier 20 est assurée, dans chacun de ceux-ci, par un élément de ressort en lame 23 qui agit en genre de pince et, par l'intermédiaire de coulisseaux 24 déplaçables en translation axiale, maintient ledit axe d'articulation 15 22 au milieu de la boutonnière de l'élément de levier 20 considéré. Les extrémités extérieures 21 des éléments de levier 20 sont en conséquence agencées en boîtiers pour les éléments de liaison que constituent les ressorts 23 et les coulisseaux 24. Il existe, on l'a déjà dit, une telle liaison par 20 assemblage dynamique entre chaque levier 12, 13 et la tige de piston de soupape de commande correspondante 16,17» Aussi les leviers couplés 12 et 13 peuvent—ils pivoter chacun par rapport à la tige de piston de travail conjuguée 4 ou 5 même si l'un des pistons de soupape de commande se bloque. En ce cas, les éléments 25 de ressort 23, agissant à l'ensontre des forces.de commande, permettent en effet, dans chaque sens de commande, une translation axiale des éléments de levier 20 affectés au piston bloqué. Cette translation n'est cependant possible qu'au-delà des forces de commande normales, et seuls entrent en action de la façon indiquée 30 les éléments de ressort assoeiés aux deux éléments de levier en question. Le blocage d'un piston de soupape de commande n'entraîne donc pas celui de la timoneries il impose seulement l'application de plus grandes forces dp commande, pour vaincre la 35 résistance dudit piston. S'il s'agit du piston de soupape de commande du servomoteur principal 2, il intervient une permutation automatique vers le servomoteur auxiliaire 3, ou sa soupape de commande 11, celui-ci étant mis en état d'agir hydrauliquement et le servomoteur perturbé étant soustrait à la pression. Il 40 existe à cet effet un cylindre différentiel 25 qui reçoit, du côté 72 05413 6 2126223 libre 26 de son piston, la pression d'alimentation du servomoteur principal 2 par une canalisation 51 et, du côté 27 de sa tige de piston 29, c'est-à-dire dans la chambre annulaire 28, celle du servomoteur auxiliaire 3 par une canalisation 52. La tige de pis-5 ton 29 de ce cylindre différentiel 25 est conjuguée, par un levier coudé 30, avec un organe de retenue 31 inséré dans la canalisation d'alimentation 53 qui relie le servomoteur auxiliaire 3 à sa source de pression 9» On voit d'après la figure 1 que ledit organe de retenue 31 n'agit pas sur l'amenée de la pression d'alimentation 10 de ce même servomoteur auxiliaire à la chambre annulaire 28. Un deuxième organe de retenue 32, conjugué, comme le marque la ligne en trait mixte 33, avec les éléments de ressort 23 de la liaison entre la tige de piston de commande de soupape 16 et le levier 12, est inséré dans la canalisation 51 reliant le côté piston 26 du 15 cylindre différentiel 25 à la source de pression 8 qui alimente le servomoteur principal 2. Cet organe de retenue 32 peut être par exemple une électrovanne à circuit électrique fermé ou ouvert par un contact actionné par les éléments de ressort 23 précités. Un troisième organe de. retenue 35, couplé par un tringlage 36 avec-20 le premier, 31, est enfin inséré dans la canalisation 34 reliant la soupape de commande 10 du servomoteur principal 2 à éa source de pression 8, A tout moment, un seul des deux organes de retenue 31 et 35 couplés mécaniquement, et constitués par exemple par des sou— 25 papes à piston-tiroir, laisse passer la pression, l'autre arrêtant par conséquent celle-ci, ou vice versa. Si c'est par exemple le troisième organe de retenue 35 qui est ouvert, en rendant par conséquent le servomoteur principal 2 hydrauliquement actif, l'amenée du fluide sous pression au servomoteur auxiliaire 3 ou, 30 plus exactement, à sa soupape de commande 11 à travers le premier organe de retenue 31 se trouve barrée. Mais en même temps, du fait que le deuxième organe de retenue 32 est privé de courant et par conséquent ouvert, le piston 37 du cylindre différentiel 25 se trouve à une position de butée nettement définie, sa tige 35 de piston 29 complètement sortie comme sur la figure ls des deux forces exercées respectivement sur lq, plus grande face et sur la petite face annulaire du piston 37 par la pression d'alimentation du servomoteur principal 2 et par celle, de valeur égale, du servomoteur auxiliaire 3, c'est en effet la première qui l'emporte, de beaucoup. En cette situation, le piston 37 maintient 40 72 05413 7 2126223 dons, lui aussi, le premier organe de retenue 31 fermé. En cas de blocage du piston de soupape de commande du servomoteur principal 2, le piston 37 du cylindre différentiel 25 s'enf"on"e automatiquement dans ce dernier, c'est-à-dire prend ^ son autre position de butée5 dès que la résistance dudit jpiston de soupape de commande est surmontée: le servomoteur auxiliaire 3 devient ainsi hydrauliquement actif, et le servomoteur principal 2 est mis hors pression. La déformation imposée aux éléments de ressort correspondants 23 pour vaincre ladite résistance entraîne 10 en effet la fermeture du deuxième organe de retenue 32, si bien que la chambre annulaire 28 du cylindre différentiel 25 reste seule soumise à une pression;, à savoir la pression d'alimentation du servomoteur auxiliaire 3. Dans cette deuxième position de butée, non représentée, du piston 37, le premier organe de retenue 31 est 15 maintenu ouvert par le levier coudé 30, et le troisième, 35, par suite de son couplage mécanique aves le premier par le tringlage 36„ ne laisse plus passer la pression, ce qui empêche le piston de travail du servomoteur principal 2 de se déplacer à bloc. On voit donc que le servomoteur auxiliaire 3, dont la 20 soupape de commande 11, ou le piston de ladite soupape, occupe toujours la même position que pour la soupape de commande 10 du servomoteur principal 2« peut assumer automatiquement la fonction d'entraînement en cas de blocage de cette première soupape 10. Pour identifier le piston de soupape de commande bloqué, il suffit 25 de relier au deuxième organe de retenue 32 un dispositif signali-sateur? si, en effet, eelui-ei ne fournit aucune indication et qu'il y ait cependant à exercer, pour la commande, de plus grandes foi'ces que dans le cas normal, c'est là un signe de blocage de la soupape de commande 11 du servomoteur auxiliaire 3. 30 En cas de défaillance de la pression d'alimentation du servomoteur principal 2, le servomoteur auxiliaire 3 est, de même, automatiquement rendu hydrauliquement actif, car la pression fait alors de nouveau défaut sur la plus grande surface de piston 37 du cylindre différentiel 25.et ledit piston 37, passant à sa deuxième 35 position de butée, ouvre, par l'intermédiaire de sa tige 29 et du levier coudé 30, le premier organe de retenue 31. Il est à remarquer enfin que le dispositif décrit ci-dessus n'implique pas forcément une double commande hydraulique à deux servomoteurs simples. On peut aussi utiliser, à la place de 40 ceux-ji, par exemple des servomoteurs dans lesquels trois cylindres 72 05413 8 2126223 de travail de même genre soient disposés en parallèle et munis d'un bloc de soupapes communs on emploie, en règle générale, de tels servomoteurs pour commander les pales de rotor des autogire La timonerie précitée doit bien entendu être alors réalisée en triple» 72 05413 y 2126223 REVENDICATIONS 1. Double servocommande hydraulique comportant au moins deux s servomoteurs couplés mécaniquement dans lesquels, un dispositif permutateur étant associé aux soupapes de commande, les tiges 5 de piston de ces dernières sont elles aussi couplées, caractérisée par le fait qu'une liaison limitant les forces de commande est établie, par assemblage dynamique, entre chaque tige de piston de soupape de commande et un organe transmettant à celle-ci des signaux de commande. 10 2. Servocommande selon la revendication 1 caractérisée par le fait que le dispositif permutateur se compose essentiellement d'un élément de commutation qui met sélectivement en état d'agir hydrauliquement l'un ou l'autre des servomoteurs. 3. Servocommande selon les revendications 1 et 2, 15 prises dans leur ensemble, caractérisée par le fait que l'élément de commutation est conjugué avec une des deux liaisons par assemblage dynamique ou avec toutes les deux. 4. Servocommande selon la revendication 1 caractérisée par le fait que ehauun des deux organes de transmission de signaux 20 de commande consiste en un levier intermobile solidaire d'un axe qui tourne librement dans une ouverture de la tige de piston de soupape de commande correspondante ou de la partie d'accouplement de celle-ci. 5. Servocommande selon la revendication 4 caractérisée 25 par le fait que l'axe solidaire de chaque levier intermobile sert d'axe d'articulation à deux éléments de levier qui sont placés de part et d'autre de la partie d'accouplement et dont l'extrémité extérieure est reliée, dans chacun d'eux, à ladite partie d'accouplement, cela par assemblage dynamique. 30 6. Servocommande selon les revendications 4 et 5, prises dans leur ensemble, caractérisée par le fait que la liaison par assemblage dynamique est obtenue au moyen»d'une part, d'un axe d'articulation solidaire de la partie d'accouplement et, d'autre part, de deux éléments de ressort qui agissent en genre de pinces 35 et brident par rapport audit axe, par assemblage dynamique, chacun un des éléments de levier articulés, en pivotement et aussi en translation axiale, sur ce même axe. 7. Servocommande selon la revendication 6 caractérisée par le fait que les éléments de ressort agissent sur l'axe d'arti-40 culation, à l'eneontre des diverses forces de commande, par l'in- 72 05413 10 2126223 termédiaire de coulisseaux. 8, ourvocommande selon les revendications 5 à 7* prises dans leur ensemble, caractérisée par le fait que les éléments de levier présentent chacun une boutonnière dans laquelle l'axe d'articulation vient en butée en bout de course du piston de commande, dans un sens comme dans l'autre. 9. Servocommande selon les revendications 2 et 3, prises dans leur ensemble, caractérisée par le fait que l'élément de commutation est un cylindre différentiel qui est soumis, du côté libre de son piston, à la pression d'alimentation du premier servomoteur et, du côté de la tige de piston, c'est-à-dire dans sa chambre annulaire, à celle du second et dont ladite tige de piston est conjuguée avec un"organe d'isolement de la source de pression alimentant ce même second servomoteur. 10. Servocommande selon la revendication 9 caractérisée par le fait qu'un deuxième organe de retenue, conjugué avec les éléments de ressort affectés à la tige de piston de soupape de commande du premier servomoteur, est inséré entre la chambre libre de tige du cylindre différentiel et la source de pression alimentant ledit premier servomoteur. 11. Servocommande selon les revendications 9 et' 10, prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait qu'un troisième organe de retenue, couplé mécaniquement avec le premier, est inséré dans une canalisation d'alimentation reliant la soupape de commande du premier servomoteur à sa source de pression.