Brevet FR2188074A1 — publié le 19740118

La présente invention, due à la collaboration de Monsieur Jacques REMAUD, a pour objet une servo-valve pour circuit hydraulique. La servo-valve suivant l'invention est destinée à un circuit hydraulique à centre ouvert et récepteur travaillant en effort". Bien que présentant un "gain, des performances et des possibilités plus limités que certains dispositifs connus, la servo-valve suivant l'invention permet de réaliser un matériel remplissant des fonctions sensiblement analogues et dont les caractéristiques et le cout sont adaptés aux caractéristiques demandées pour des ensembles de grande diffusion, notamment des servo-mécanismes destinés à l'industrie automobile. Dans ce domaine, le dispositif suivant l'invention est particulièrement adapté pour son utilisation dans une direction assistée et il offre dans ce type d'application un certain nombre d'avantages. Ce dispositif de servo-valve permet d'éliminer les frottements parasites de la colonne de direction qui, dans les servo-directions classiques, pénalisent le rappel au point milieu des roues du véhicule. Le fait que le dispositif de détection habituellement combiné avec une vanne hydraulique de distribution, souvent très élaborée et située au niveau du bottier de direction, peut etre remplacé par une détection électrique ramenée au niveau du volant et ce sans comporter de risques de fuites, permet de remédier à cet inconvénient. Suivant une caractéristique de l'invention, le dispositif permet un contrôle de la loi couple au volant-couple aux roues plus aisé à réaliser électriquement que par un distributeur hydraulique nécessitant une précision certaine. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la servo-valve autorise une adaptation continue du taux d'asservissement en fonction de divers paramètres tels que la vitesse du véhicule, ladite adaptation étant plus facile à réaliser dans ce cas en intervenant sur la tension d'alimentation du servo qu'en ajoutant un dispositif de centrale approprié mo difiant un débit ou une pression de fluide. Cette servo-valve peut etre implantée en un endroit quelconque du véhicule. Conformément à l'invention, la servo-valve pour circuit hydraulique "à centre ouvert" et récepteur travaillant "en effort" comprenant un vérin dans lequel est monté un piston délimitant deux chambres de volume variable, est caractérisée en ce qu'elle comprend un distributeur piloté sélectivement par le fluide sous pression fourni par deux potentiomètres hydrauliques commandés par des électro-aimants, ledit distributeur étant susceptible de mettre sélectivement en communication les deux chambres du vérin avec une source de fluide sous pression et un conduit de retour au réservoir de fluide, lesdites chambres du vérin étant reliées à des moyens de multiplication de pression agissant en fonction de la pression de pilotage du distributeur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant à la figure unique qui représente un schéma d'une servo-valve suivant l'invention, utilisée dans un mécanisme de direction assistée pour véhicule automobile. A la figure unique, on a représenté une servovalve suivant l'invention comprenant un distributeur 1 dont la particularité est de fonctionner en tout ou rien et qui présente un alésage 2 dans lequel est monté coulissant un tiroir 3 présentant deux portées, 4, 4a et deux pistons d'extrémités 5, 5a contre lesquels sont en appui des ressorts 61, 61a, assurant le maintien en position médiane du tiroir 3 en l'absence de fluide sous pression. Dans la partie centrale de l'alésage 2 du distributeur débouche un conduit 6, 6a, relié à une source de fluide sous pression P et sur lequel est prévu un orifice de restriction 7. De part et d'autre de la partie centrale de l'alésage 2, la servo-valve présente deux chambres 8, 8a, dans les quelles débouchent deux conduits 9, 9a qui aboutissent à deux chambres 10, lOa d'un vérin 11 dans lequel se déplace un piston 12 dont la tige de commande 12a est constituée par la crémaillère de direction et reliée directement à la tringlerie de commande des roues d'un véhicule automobile. La partie de l'alésage 2 du distributeur comprise entre les chambres 8, 8a et les extrémités du tiroir 3, est reliée à un réservoir de retour du fluide par des conduits 13, 13a. Le distributeur 1 est relié par ses deux ex trémités présentant des enceintes 38, 38a, à deux potentiomètres hydrauliques 14, 14a comprenant chacun un électro-aimant 15, 15a à caractéristique linéaire, dont le noyau mobile 16, 16a est solidaire d'un poussoir 17, 17a à fond plat susceptible de venir s'appliquer avec un effort proportionnel à la tension électrique appliquée à la bobine 18, 18a de l'électro-aimant, sur un gicleur 19, 19a, à orifice calibré. Ce gicleur 19, 19a, débouche à l'une des ex trémités d'un conduit 20, 20a qui est relié au conduit d'alimentation 6 en fluide sous pression par l'intermédiaire d'un second gicleur 21, 21a de section plus petite que le premier gicleur 19, 19a. Sur les conduits 20, 20a des potentiomètres hydauliques 14, 14a, entre les gicleurs, sont branchés des conduits 22, 22a qui relient respectivement lesdits potentiomètres aux deux extrémités du distributeur 1 et à deux modulateurs 23, 23a. L'orifice de restriction 7 maintient dans les gicleurs 21, 21a une pression minimum suffisante et nécessaire pour assurer le déplacement du tiroir 3 dont les pistons 5, 5a sont soumis sélectivement à la pression du fluide fournie par les potentiomètres 14, 14a auxquels le distributeur est relié par les conduits 22, 22a. La fuite tolérée par le gicleur 21, 21a, retourne au réservoir de fluide à travers le potentiomètre hydraulique alors au repos, par un conduit 24, 24a. Les modulateurs 23, 23a comprennent chacun une enceinte cylindrique dans laquelle est monté coulissant contre l'action d'un ressort 31, 31a, un piston 25, 25a délimitant deux chambres 26, 27 et 26a, 27a et qui est solidaire d'un pointeau 28, 28a susceptible d'obturer en venant sur son siège 29, 29a un orifice dlun conduit 30, 30a relié au conduit 9, 9 et aboutissant à l'une des chambres 10, lOa du vérin 11. La chambre 27, 27a du modulateur est reliée par un conduit 32, 32a au conduit 13, 13a de retour au réservoir de fluide, alors que la chambre 26, 26a est reliée au conduit 22, 22a des potentiomètres hydrauliques, mettant ainsi en communication ladite chambre avec la pression de pilotage régnant dans les conduits 22, 22a et qui est appliquée au distributeur 1. Dans les modulateurs 23, 23a, le piston 25, 25a pourrait etre remplacé par une simple membrane, du fait qu'il n'est soumis qu'à une pression réduite de pilotage régnant dans la chambre 26, 26a. Les bobines 18, 18a des électro-aimants 15, 15a des potentiomètres hydrauliques sont reliées par des conducteurs 33, 33a et par la masse 35 à un dispositif de détection 34 (couple-mètre électrique) représenté schématiquement et qui est monté sur la colonne de direction 35 d'un volant 36 de véhicule automobile. Selon que le couple appliqué au volant 36 est positif ou négatif, les bobines 18, 18a sont alimentées sélectivement en courant électrique, la valeur de la tension du courant étant proportionnelle à la valeur du couple demandé ou fonction de ce dernier suivant une loi prédéterminée. Pour l'équilibrage des deux potentiomètres hydrauliques 14, 14a, il est possible de brancher entre les bobines 18, 18a des électro-aimants, un dispositif potentiomètrique 37 représenté en trait pointillé au dessin. De ce fait, il est possible de corriger l'équilibrage sans que le calibrage des gicleurs soit critique. Le dispositif de servo-valve suivant l'invention fonctionne de la manière suivante Dans le cas où aucun couple n'est applique au volant, les électro-aimants 15, 15a ne sont pas alimentés en courant électrique et les poussoirs 17, 17a n'étant pas sollicités, aucune pression n'est exercée sur les gicleurs 19, 19a, de telle sorte que le fluide provenant des conduits 20, 20a après avoir traversé les gicleurs 21, 21a peut s'écouler par les gicleurs 19, 19a et retourner à la bâche ou réservoir de fluide par les conduits 24, 24a. Du fait que la pression du fluide régnant en amont de l'orifice restreint 7 est très faible, il en résulte un très faible débit à travers les gicleurs 21, 21a.Les pressions de fluide dans les conduits 22, 22a sont insuffisantes pour agir sur les pistons 5, 5a du tiroir 3 qui demeure dans une position médiane maintenu- par les ressorts 6, 6a. Le fluide sous pression provenant de la source P par le conduit 6, 6a, traverse l'orifice restreint 7 et parvient dans la partie centrale de l'alésage 2 du distributeur 1 où il est divisé pour emprunter les chambres 8 et 8a et il retourne à la bache ou réservoir de fluide par les conduits 13, 13a, du fait que le tiroir 3 est maintenu dans une position médiane et que les portées 4, 4a sont en regard des chambres 8, 8a, permettant ainsi le passage du fluide, comme représenté à la figure. Les chambres 10, 10a du vérin 11 sont reliées à la boche sous pression par les conduits 30, 30a et 9, 9a, les chambres-4, 4a et les conduits 13, 13a. De ce fait, il n'en résulte aucune action sur le piston 12 du vérin 11 et sur les roues du véhicule qui sont reliées à la tige. Si on applique au volant 36 un couple positif, le dispositif de détection 34 délivre un signal proportionnel à ce couple et l'applique aux bornes de la bobine 18 de l'électro-aimant 15 du potentiomètre hydraulique 14. Le noyau 16 est actionné dans le sens de la flèche F, de telle sorte que le poussoir 17 est appliqué avec une force proportionnelle au signal délivré, sur le gicleur 19. Le fluide provenant du gicleur 21 provoque la montée en pression du fluide se trouvant dans le conduit 22, l'enceinte 38 du distributeur et la chambre 26 du modulateur 23, jusqu'à ce que cette pression appliquée sur la section du gicleur 19 équilibre la poussée du poussoir 17. Le fluide sous pression se trouvant dans l'enceinte 38 repousse le tiroir 3 vers la gauche, mettant ainsi en communication par la chambre 8a le conduit 6a d'arrivée de fluide sous pression avec les conduits 9 et 30, la chambre 10 du vérin 11 et le siège 29 du modulateur 23. Le pointeau 28 étant soumis à l'action du fluide sous pression, il se soulève permettant au fluide de passer dans la chambre 27 et de retourner à la boche par les conduits 32 et 13. I1 en résulte que la pression dans la chambre 10 du vérin est égale à la pression de pilotage régnant dans la chambre 26 multipliée par le rapport des sections du piston 25 et du siège 29, et elle suit toutes les variations correspondantes de la pression de pilotage provoquées par une variation dans l'amplitude du signal électrique. Pour un signal donné, la modulateur travaille en régulateur de pression. Par ailleurs, le tiroir 3 lors de son déplacement obture le conduit 13a par la portée 4a et assure la communication entre la chambre lOa du vérin et le conduit 13 de retour à la bâche par les conduits30a, 9a et la chambre 8, permettant ainsi u fluide se trouvant dans la chambre lOa de s'écouler vers la bâche. De ce fait, le piston 12 étant soumis d'un cbté à la pression du fluide dans la chambre 10 alors que la chambre lOa est reliée à la bache, il en résulte un déplacement du piston dans le sens positif correspondant au couple positif appliqué au volant 36. Dans le cas où un couple négatif est appliqué au volant 36, on obtient un fonctionnement des organes qui est symétrique de celui décrit ci-dessus. Le premier étage de cette servo-valve consti tuX de deux potentiomètres hydrauliques pilotés par des électroaimants classiques, s'accomode des tensions usuelles rencontrées dans l'industrie automobile (6 ou 12 volts maximum) et conduit à des bobines consommant quelques watts. Dans le cadre de l'application représentée à titre d'exemple non limitatif, un dispositif tel que décrit cidessus et contrôlant un débit de 7 à 8 litres par minute de fluide pour une pression de l'ordre de 80 bars, aurait un gain relativement faible (de l'ordre de 200 à 400), mais largement suffisant pour des applications de ce genre. Bien entendu diverses modifications peuvent etre apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'entre décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O NS 1) Servo-valve pour circuit hydraulique "à centre ouvert" et récepteur travaillant "en- effort(' comprenant un vérin dans lequel est monté coulissant un piston délimitant deux chambres de volume variable, caractérisée en ce qu'elle comprend un distributeur 1 piloté sélectivement par le fluide sous pression fourni par deux potentiomètres hydrauliques 14, 14a commandés par des électro-aimants 15, 15a, ledit distributeur 1 étant susceptible de mettre sélectivement en communication les deux chambres 10, lOa du vérin 11 avec une source de fluide sous pression P et un conduit 13, 13a de retour au réservoir de fluide, lesdites chambres du vérin 10, lOa étant reliées à des moyens de multiplication de pression 23, 23a agissant en fonction de la pression de pilotage du distributeur 1. 2) Servo-valve, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le distributeur 1 comporte un alésage 2 dans lequel est monté coulissant un tiroir 3 soumis sur ses deux faces d'extrémité à l'action respective de la pression du pilotage des deux potentiomètres hydrauliques 14, 14a, ledit alésage 2 présentant de part et d'autre de sa partie centrale dans laquelle débouche le conduit 6, 6a d'alimentation de fluide sous pression, deux chambres 8, 8a qui sont reliées respectivement aux deux chambres 10, lOa du vérin 11, un conduit 13, 13a de retour au réservoir de fluide, débouchant dans l'alésage 2 entre chacune des chambres 8, 8a et l'extrémité du tiroir 3. 3) Servo-valve, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chaque potentiomètre hydraulique 14, 14a comprend un électro-aimant 15, 15a dont le noyau mobile 16, 16a est solidaire d'un poussoir 17, 17a susceptible d'entre appliqué avec un effort proportionnel à la tension d'alimentation de la bobine de ltélectro-aimant, sur un premier gicleur à orifice calibré 19, 19a disposé à I'extrémitéd'un conduit 20, 20a relié par l'intermédiaire d'un second gicleur 21, 21aide section plus petite à la source de fluide sous pression P, ledit conduit étant relié dans sa partie située entre les deux gicleurs à l'une des faces du tiroir 3 du distributeur 1 et aux moyens de multiplication de pression 23, 23a, ledit premier gicleur 19, 19a débouchant dans une enceinte reliée à un conduit 24, 24a de retour vers le réservoir de fluide. 4) Servo-valve, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de multiplication de pression sont constitués par deux modulateurs 23, 23a reliés chacun à une chambre 10, 10a du vérin 11 et comportant une enceinte dans laquelle est monté coulissant un piston 25, 25a délimitant deux chambres 26, 27 et 26a, 27a de volume variable dont l'une 26, 26a est reliée à l'un des potentiomètres hydrauliques 14, 14a et dont l'autre 27, 27a est reliée à l'une des chambres 10, 10a du vérin 11 par un orifice susceptible autre obturé par un pointeau 28, 28a solidaire du piston 25, 25a et au réservoir de retour du fluide. 5) Servo-valve, suivant les revendications 1 et 4, caractérisée en ce que la pression dans la chambre 10, 10a du vérin 11 reliée sélectivement au conduit 6, 6a de fluide sous pression par le distributeur 1 est égale à la pression de pilotage régnant dans l'une des chambres 26, 26a du modulateur 23, 23a multipliée par le rapport des sections du piston 25, 25a et du siège du pointeau 28, 28a. 6) Servo-valve, suivant les revendications et 4, caractérisée en ce que les chambres 26, 27 et 26a, 27a du modulateur 23, 23a sont séparées par une membrane solidaire du pointeau obturateur. 7) Servo-valve, suivant les revendications 1 et 3, caractérisée en ce que les bobines 18, 18a des électroaimants 15, 15a de potentiomètres hydrauliques sont alimentés sélectivement en courant électrique selon que le couple est appliqué dans un sens ou dans l'autre à un organe de commande 36 et la valeur de la tension du courant est proportionnelle à la valeur du couple ou fonction de ce dernier suivant une loi prédéterminée. 8) Servo-valve, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le vérin 11 constitue l'un des organes d'actionnement d'une direction assistée de véhicule automobile et l'organe de commande est constitué par l'arbre de direction 35 sur lequel est monté le volant 36.