Brevet FR2252502A1 — publié le 19750620

La présente invention concerne des perfectionnements aux installations de servo-commande agissant graduellement à distance et qui servent à provoquer, avec un effort manuel peu important, le déplacement graduel d'un piston-moteur actionné par le dispositif de servo-commande lui-mtme, la liaison entre ce dispositif de servo-commande et le piston étant assurée exclusivement au moyen d'une conduite dune longueur convenable. Ce perfectionnement est spécialement destiné aux dispositifs de servo-commande actionnant les tiges des soupapes directionnelles (ou distributeurs) pour installations oléo-dyna moques. On connatidéjà d'autres dispositifs de servo-commandeassurant cette fonction et dont le principe de fonctionnement réside exclusivement dans la variation de la pression du fluide qui agit sur le piston-moteur commandé, Plus précisément, lorsque l'ensemble de l'installation de servo-commande est formé d'un-dispositif de servo-commande à levier et d'un piston-moteur situés à une certaine distance l'un de l'autre et qui sont reliés entré eux par une conduite, et lorsque le dispositif de servo-commande a pour but de modifier graduellement, avec un effort manuel peu important, la position du piston-moteur selon chaque position du levier de commande, les dispositifs utilisés jusqu'à présent permettent dtobtenir cette modification graduelle en manoeuvrant le levier de commande de façon à varier la pression agissant sur le piston-moteur, de sorte qu'à la course maximum du levier de commande corresponde la pression maximum disponible appliquée sur le piston-moteur0 La gradation de commande des systèmes déjà connus fondés sur -la réduction de pression devrait, en théorie, garantir un bon fonctionnement, mais dans la pratique, les défauts de fonctionnement sont assez importants0 En effet, ctest seulement en admettant que la résistance au piston-moteur augmente de façon linéaire qu'on a une gradation de position correspondante dans le levier de commande réglant la pression, alors que dans la pratique il est bien connu que, ne serait-ce que par suite des variations des frottements, cette variation linéaire ne peut pas autre obtenue.De plus, lorsque la commande a lieu en deux temps, avec un arrdt intermédiaire, au début du second temps, le frottement du départ du piston-moteur exige obligatoirement1 dans une telle position, une force bien supérieure à celle qui est nécessaire lorsque le piston, dans la mtme position, se trouve en mouvement. Par conséquent, le levier de commande qui, par sa position, règle la pression, n'aura jamais une position correspondant exactement à la position du piston-moteur. Encore un autre exemple du fonctionnement défectueux des systèmes connus réside dans le fait qu'à la fin de la course aller du levier de commande, on a la pression maximum disponible pour obtenir la course maximum du piston-moteur, lequel, se trouvant en fin de course, s'arrête. Pour commander le retour du piston-moteur, on actionne, dans le sens opposé, le levier commandant la pression du dispositif de servo-commande, mais avant que le piston-moteur ne commence effectivement la course de retour, il faut que la pression sur le piston soit réduite au moins de la quantité correspondant au frottement de premier départ qui, dans ce cas, agit comme frein.Par conséquent, ce n'est qutaprès avoir donné au levier de commande un angle de déplacement de retour assez important quton obtient le commencement de ce retour du piston-moteur. Il existe donc un décalage entre la position du levier de commande et la position du piston-moteur, décalage qui s'inverse avec l'inversion du mouvement. Une autre considération importante au sujet des défauts des systèmes utilisés jusqu'ici et fondés sur la réduction de la pression, porte spécialement sur l'emploi de ce type de dispositif de servo-commande pour des distributeurs dans les installations oléo-dynamiques. En effet, dans cet emploi spécifique, le piston-moteur commande le mouvement de la tige qui ouvre et ferme les tiroirs des passages du fluide dans le distributeur servo-commandé. Or, comme on le sait, pendant l'ouverture et la fermeture d'un courant liquide, les actions dynamiques du fluide lui-meme agissent sur la tige jusqu'au point de créer'des forces sensibles qui s'ajoutent à la force normale nécessaire pour la translation de la tige, ou s'en soustraient. I1 est donc évident que ces forces perturbent la régularité de la gradation du dispositif de servocommande.En effet, dans les systèmes déjà connus, en manoeuvrant lentement le levier actionnant ce dispositif de servo-commande, on provoque une augmentation graduelle de la pression dans le piston-moteur et, par conséquent, le déplacement graduel de celui-ci en équilibre avec la force résistance en augmentation0 Cependant, si au cours de ce déplacement une force agissant à l'intérieur du distributeur servo-commandé vient soudainement aider le déplacement de la tige, c'est-à-dire vient diminuer instantanément la force résistante, il se produit un saut en avant du piston-moteur par rapport au levier de la servo-commande.Par conséquent, la gradation du déplacement du piston-moteur ne correspond plus à la gradation du levier de la servo-commande0 Les quelques exemples des défauts des systèmes déjà connus permettront de mieux comprendre le perfectionnement suivant la présente inventio.Dans une installation selon l'invention, tout en exploitant la variation de pression, le positionnement du piston-moteur n'est pas subordonné à ces variations de pression mais l'asservit à un système combiné de positionnement oléo-dynamique du dispositif de servo-commande et de transmissien hydrostatique volumétrique entre le dispositif de servo-commande et le piston-moteur.Avec la combinaison des deux principes d'une transmission hydrostatique volumétrique et d'un positionnement oléo-dynamique du dispositif de servo-commande, la présente invention permet de rendre les différentes positions du piston moteur complètement indépendantes de la pression. En effet, le nouveau dispositif sépare le moyen servant à transmettre le mouvement entre le dispositif de servo-commande et le piston-moteur (par le transvasement d'un volume constant de liquide entre deux pistons, dont l'un est placé dans le dispositif de servo-commande alors que l'autre est le piston-moteur assurant le positionnement dans un sens absolu) de l'autre moyen servant -à régler automatiquement la pression, et donc la force, avec une position quelconque du piston-moteur. Les deux moyens ont des fonctions fondamentalement différentes qui n'interfèrent pas entre elles pendant l'utilisation du dispositif de servo-commande. Plus précisément, le mouvement du levier du dispositif de servo-commande assure le positionnement du piston-moteur et non la variation de pression nécessaire.A son tour, la pression nécessaire est autoréglée par la force résistante du piston-moteur sans que cela demande des variations du positionnement du levier de la servocommande L'invention sera mieux comprise à l'étude de la des cription qui va suivre et en se référant aux dessins annexés sur lesquels Figure l est une vue en coupe du dispositif de servocommande selon l'invention en position de repos avec le piston moteur relié à celle-ci et, Figure 2 est une vue en coupe du dispositif de servocommande avec le levier en position de mi-courseO Comme le montre la figure l, le dispositif de servocommande selon l'invention comprend un corps lavec deux ou plusieurs logements cylindriques 2. Dans ces logements 2 coulissent des pistons 3 et 3a.La hauteur des pistons 3 étant sensiblement inférieure à celle des logements 2, on obtient ainsi des chambres 4 et 4a dans la partie inférieure des logements 2. Les chambres 4 et 4a communiquent avec des chambres 6 et 6a d'un piston-moteur 7 à travers des orifices filetés 5 et SaO La communication entre les orifices 5 et 5a de sortie du dispositif de servo-commande et les chambres 6 et 6a est obtenue au moyen de conduites d'une longueur quelconque0 En position de repos, le piston-moteur 7 se trouve au milieu de sa course de travail et les pistons 3 du dispositif de servo-commande, poussés par des ressorts 8 s'étendent dans leurs positions supérieures extrtmes. Les pistons 3, en position haute, coopèrent avec des bouchons 42 qui ont également pour fonction de fermer hermétiquement les logements 20 Ces bouchons 42 qui sont maintenus en place par un couvercle principal 43 présentent un orifice central dans lequel coulisse un élément de prolongement 41 du piston 3 recevant à son tour le prolongement d'un piston 20. Cet élément de prolongement du piston 20 constitue une butée pour un bras 32 d'un levier de commande 12 articulé en un point 30. L'alimentation du dispositif de servo-commande est assuré par une pompe, non représentée, qui fournit le fluide nécessaire à une pression dont la valeur maximum est limitée par une soupape. La valeur de cette pression est préétablie de manière à pouvoir vaincre avec certitude la résistance maximum opposée par le piston-moteur 7 en ntimporte quel point de sa course Cette pompe alimente le dispositif de servo-commande par un orifice 18 (figures l et 2), orifice où le fluide se trouve donc à la pression maximum prédéterminée, alors qu'un ori fice 10 (figures I et 2) est en communication avec l'écoulement du fluide en aval de la soupape de pression maximum sur la conduite se dirigeant vers le réservoir de fluide et que, dans cet orifice 10, la pression nta donc qu'une valeur minimum de quelques atmosphères0 Des canaux 9 et 9a amènent le fluide à partir de ltori- fice 10 pour remplir, après évacuation de l'air, les chambres 4, les conduites 11 et les chambres -6 et 6aO Les parties décrites ci-dessus forment la partie hydrostatique du dispositif de servo-commande. Ces moyens assurentqele positionnement du piston-moteur correspond parfaitement au positionnement du piston 3 et donc du levier 12 du dispositif de servo-commande, comme décrit plus loine En effet, en faisant abstraction, pour le moment, du moyen oléo-dynamique qui provoque la descente, dans le sens de la flèche 14 du piston 3 (figure 2) > on peut constater que l'ex- trémité inférieure de ce piston 3 est munie d'un joint d'étanchéité 13et que, dès que ce joint a dépassé l'orifice 9 d'alimentation, tout déplacement ultérieur dans le sens de la flèche 14 du piston 3 provoque une diminution du volume de la chambre 4 et, par conséquent, le passage d'un volume de fluide de la chambre 4 à la chambre 6, ce volume correspondantà-la diminution de volume de la chambre 4e Etant donné que les liquides sont pratiquement non compressibles, chaque diminution de volume de la chambre 4 se traduit par une augmentation identique du volume de la chambre 6. Par conséquent, à chaque position dans le sens de la flèche 14 du piston 3 correspond une position donnée du piston-moteur 7 déplacé par suite de l'augmentation de volume de la chambre 6 (figure 2)o Bien entendu, en se déplaçant dans le sens de la flèche 15, le piston-moteur 7 provoque une réduction du volume de la chambre 6a et le passage d'un volume identique de liquide à la chambre 4a (figure 2).Ce volume de liquide s'écoule à travers l'orifice 9a (figure 2) vers l'orifice 10 lorsque la chambre 4a atteint son volume maximum0 En effet, le piston 3a ayant rejoint sa position supérieure de fin de course, l'orifice 9a est dégagé et libre pour permettre le passage du liquide vers l'orifice 10, comme décrit ci-dessuso Ce qui a été exposé au sujet du positionnement du piston 3 et du piston-moteur 7 dans le sens de la flèche 15 (figure 2) est, bien entendu, également valable lorsqu'en manoeuvrant le levier 12 dans le sens opposé à celui de la figure 2, on provoque la descente du piston 3a et donc le déplacement du piston-moteur 7 dans le sens opposé à celui de la flèche 15.Le retour du piston-moteur 7 dans sa position centrale, assuré par les ressorts 16 et 17, est obtenu en ramenant le levier 12 au centre, comme indiqué à la figure lo Le remplissage des chambres 6-6a et 4-4a est toujours assuré par les orifices 9 et 9a. En effet, comme la figure 2 permet de le voir, en ramenant au centre le levier 12, on provoque l'élévation du piston 3 dans le sens opposé à la flèche 14. La chambre 4 augmente alors en volume et le liquide de la chambre 6 afflue dans cette chambre 4 à travers la conduite 11. Cette opération, qui entrain une diminution du volume de la chambre 61 provoque une augmentation du volume de la chambre 6a et donc une demande de fluide. Ce fluide est fourni par l'orifice 10 à travers l'orifice 9a, la chambre 4a et la conduite lia. Cette distribution de fluide est assurée dans la mesure ou le piston 3a est demeuré dans sa position haute pendant la manoeuvre de retour du piston 3.Lors du retour au centre du levier 12, et donc du retour vers le haut du piston 3, l'orifice 9 est dégagé pendant la dernière partie de la course et cet orifice permet Ilalimen- tation de la chambre 4 au cas où se seraient produites des fuites dans le piston 7 ou dans les garnitures 13. Comme on vient de le voir, le fonctionnement du moyen qui sert exclusivement au position du piston 7 est fondé sur un transvasement de volumes de liquide entre les chambres 4 et 4a et les chambres 6 et 6a, avec une garantie d'un remplissage constant de ces chambres grâce à la distribution de fluide à travers les orifices 9 et 9a communiquant avec l'orifice 10, où le fluide déchargé, comme déjà dit, n'a qu'une faible pression En considérant le moyen oléo-dynamique qui provoque la descente des pistons 3 et 3a, on constatera que la pression pour ces mouvements ne sera pas réglée par les positions du levier 12, mais résultera d'un réglage automatique de pression pour chaque position prise par les pistons 3 et 3a.- Cette opération se déroule de la façon suivante : chaque piston 3 présente un alésage cen tral 19 dans lequel peut coulisser le piston 20.Lorsque le levier 12 se trouve dans sa position de repos (figure 1), ce piston 20 est poussé vers le haut par un ressort 21 qti le maintient bloqué contre ltélément de prolongement 41 faisant partie du piston 3e Le piston 20 constitue pratiquement un tiroir de distribution du fluide fourni à travers l'orifice 18 et on décrira maintenant l'alimentation dans la position de repos indiquée à la figure le Le fluide sous pression passe de l'orifice 18 à travers l'orifice 22 du corps à une chambre annulaire 23 délimitée par le logement 2 et par une partie du piston 3 à diamètre réduit. De la chambre 23, le fluide s'écoule à travers un orifice 24, à une chambre 25 délimitée par 11 alésage 19 et par une partie du piston 20 à diamètre réduit. La chambre 25 nta pratiquement aucune voie de sortie lorsque le piston 20 se trouve dans la position de repos0 En effet, le bord inférieur 26 de la chambre 25 est séparé par uné partie 27 de l'extrémité supérieure 28 d'une chambre 29 délimitée par une partie dont le diamètre est plus grand que le diamètre de l'alésage l9. Cette partie 27 empoche toute circulation de fluide0 Par conséquent, il existe, en position de repos, une pression maximum de meme valeur dans les différentes chambres et passages 18-22-23-24-2S. Cette pression maximums en position de repos, ne provoque aucun effet car la pression exercée sur les surfaces de la chambre 25 du piston 20 est parfaitement compensée En actionnant le levier de commande 12 (figure l) articulé en 30, dans le sens de la flèche 31, on exercera avec le bras 32 l'effort nécessaire pour déplacer le piston 20 dans le sens de la flèche 14 (figures 1 et 2).Dès la première phase de la descente du piston 20, la partie 27 est dégagée (figure 1) et, par conséquent, on obtient l'ouverture du passage 33 (figure 2 > o Cette ouverture est obtenue du fait que la résistance du ressort 21 est de loin inférieure à celle du ressort 8 qui maintient en position haute le piston 3 (figure l) Dès que le passage 33 s'ouvre, le fluide sous pression dans la chambre 25 commence à s'écouler dans la chambre 29.Cette chambre 29 possède deux communications : une communication inférieure au niveau d'un siège 34 (figure 2), normalement ouverte en repos mais qui peut être fermée par le piston 20 lorsque celui-ci arrive dans sa position extrême après un déplacement dans le sens de la flèche 14, et une autre communication supérieure à travers un canal 35 qui s'détend en direction de la partie supérieure du piston 3 et peut ainsi alimenter en fluide une chambre 36 se formant lors de la descente du piston 3 (figure 2) Tandis que le fluide s'écoulant à travers le passage 34 arrive à l'orifice de sortie 10 à travers la chambre 37, le canal 38, la chambre 39 et le-canal 40, le fluide qui stécoule par orifice 35 sert à commander la descente du piston 3 en augmentant le volume de la chambre 36. Comme décrit ci-dessus, il est nécessaire, pour obtenir un bon auto-réglage de la pression convenable pour chaque positionnement, que la pression maximum constante dans l'orifice d'alimentation 18 soit suffisante, avec une marge de sécurité, pour vaincre la résistance maximum opposée par le piston-moteur 7o En ce qui concerne toutes les autres pressions inférieures à ladite résistance maximum, le dispositif non seulement établira automatiquement la pression dtéquilibre nécessaire pour la position donnée, mais encore, lorsque dans une même position les résistances varieront, modifiera la pression nécessaire sans que la position subisse des changements appréciables Pour cela, le fonctionnement est le suivant : dans la position de repos représentée sur la figure 1, les chambres 44a et 6-6a, ainsi que les conduites Il et lla sont remplies d'un fluide statique dont la pression de déchargement est, comme décrit ci-dessus, à peine supérieure à zéros Toujours dans la position de repos, le circuit de fluide à une pression maximum est limité à l'orifice central 18, à l'orifice 22, à la chambre 23, à l'orifice 24 et à la chambre 25. Ce circuit de fluide sous pression maximum est statique puisque la chambre 25 est entièrement fermée. Dans la même position de repos, on obtient, dans la chambre 29, du circuit statique a' une pression de déchargement minimum, cette chambre étant en communication avec l'orifice de déchargement 10 à travers les passages 34-37-38-39-40 (figure l)o On actionne maintenant le levier 12 dans le sens de la flèche 31 pour le placer dans la position intermédiaire représentée à la figure 2. Comme déjà décrit, le premier effet immédiat de ce déplacement est la descente du piston 20 et l'ouverture du passage 33.Le fluide sous pression maximum s'échappe de la chambre 25, passe à la chambre 29 et, de celle-ci, à travers le siège 34 à ltorifice de déchargement 10 après avoir parcouru les passages 3738-39-401 Bien entendu, en passant de la condition statique à l'action dynamique, ce fluide perdra, pendant son parcours de 18 à 10, une partie de sa pression qui passera d'une valeur maximum à l'orifice central 18 à une valeur minimum à l'orifice de déchargement 10. Dans la chambre 29, par contre, se créera une pression de valeur inverse, c'est-à-dire, dès l'ouverture du passage 33, ce passage constituant un étranglement, on obtient immédiatement une grande perte de charge et, par conséquent, dans la chambre 29, la pression minimum augmentera à mesure que le passage 33 sera dégagé davantage par suite de la descente du piston 20.Mais l'ouverture progressive du passage 33 coIncide avec la fermeture progressive du passage 34, de sorte qu'a la fin, lorsque ce passage 34 est fermé, on obtient dans la chambre 29 la même pression maximum que dans l'orifice central 18o I1 est ainsi possible, lors de la descente du piston 20, d'obtenir toutes les valeurs de pression, de la plus petite à la plus grande, dans la chambre 29, et donc également, grâce au passage 35, dans la chambre 36. L'augmentation de la pression dans la chambre 36 produit une poussée dans le sens de la flèche 14, sur le piston 3, qui commence à descendre dans le sens de la flèche 14. Bien entendu, au cours de cette descente, la chambre 36 est alimentée par le fluide provenant du passage 33. La course de descente commence lorsque la pression dans la chambre 4 est inférieure à la pression dans la chambre 36. L'originalité de l'invention réside dans l'établissement-automa- tique de la pression dans la chambre 36 indépendamment de la position prise par le levier de commande 12. En effet, dans la position intermédiaire du levier représentée à la figure 2, la situation d'équilibre du piston 3 est établie par les étranglements 33 et 34 se réglant automatiquement pour produire une pression dans la chambre 36 qui compense la pression de la chambre 4. En effet, si dans cette même position du levier 12, on augmente l'effort exercé sur le piston 7, le piston 3 tend à mon ter dans le sens contraire à la flèche 14, en obturant le passage 34 et en provoquant ainsi une augmentation de la pression dans la chambre 36 qui atteindrait une nouvelle valeur plus élevée compensant celle du fluide dans la chambre 4 sans que le piston 20, et par conséquent le levier 12, prennent une autre position De mimes si l'effort exercé sur le piston 7 diminue pour une raison quelconque, le piston 3 tendrait à descendre dans le sens de la flèche 14, en dégageant le passage 34 et en provoquant ainsi une diminution de la pression dans la chambre 36 qui serait ramenée à une nouvelle valeur plus basse en équilibre avec celle du fluide dans la chambre 4, sans que le piston 20, et par conséquent, le levier 12, prennent une autre position. Les déplacements vers le haut et vers le bas du piston 3, afin de régler l'ouverture des-étranglements 33 et 34 sont d'ordre micrométrique et, par conséquent, les variations des efforts ne modifient pas de façon sensible le positionnement du piston-moteur 7 établi par le levier 12 et ainsi par le piston 20 qui restent immobiles lorsque ces efforts varient Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté ici mais on pourra y apporter de nombreuses modifications de détail sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention0 REVENDICATIONS 1.- Perfectionnement aux installations de servocommande oléo-dynamiques pour l'actionnement à distance d'un élément-moteur mobile au moyen d'un dispositif de servo-commande à levier de commande, ces deux parties communiquant entre elles exclusivement par une conduite, caractérisé en ce qu'à chaque position de l'élément-moteur mobile correspond une position, et une seule, du levier de l'organe de commande et cela indépendamment de la force résistante opposée par l'élément mobile, la pression nécessaire pour maintenir le systeme en équilibre, quelle que soit la position du levier de commande, étant autoréglable et les variations de pression éventuellement nécessaires dans une meme position du levier n'exigeant aucun mouvement de ce levier, ledit dispositif de servo-commande comprenant deux moyens hydrauliques, l'un hydrodynamique pour l'auto-réglage de la pression nécessaire dans chaque position prise par le levier de commande, et l'autre hydrostatique pour le positionnement de l'élément-moteur mobile et travaillant par transvasement d'un volume constant d'un fluide non compressible0 2.- Perfectionnement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de servo-commande est alimenté par une pompe auxiliaire, ou un autre moyen similaire, qui fournit du fluide pratiquement non compressible pour ledit moyen hydrodynamique à une pression maximum prédéterminée et assure constamment le remplissage des chambres hydrostatiques des moyens de transmission volumétrique. 3.- Perfectionnement suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce-que ledit dispositif de servo-commande comporte un ou plusieurs ensembles identiques capables d'actionner un ou plusieurs éléments-moteurs mobiles, ces ensembles étant actionnés par un ou plusieurs leviers et chaque ensemble pouvant décharger le fluide des chambres hydrostatiques lorsque les éléments-moteurs mobiles, par leurs mouvements, exigent une diminution du volume de leurs chambres. 4.- Perfectionnement suivant les revendications l et 2, caractérisé en ce que la pression maximum du fluide, etablie par le moyen d'alimentation, a un double but : faire en sorte que l'effort nécessaire pour actionner le levier de la servo-commande à distance soit peu important et, surtout, permettre le fonction nement précis de ce levier, quelle que soit sa position, au cas où des surcharges ou des frottements excessifs viendraient gêner son positionnement0 So Perfectionnement suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un système hydrostatique qui permet d'établir une transmission de mouvement entre levier de commande et élément-moteur mobile parfaitement proportionnelle au transvasement d'un volume constant de fluide, de façon à ce que le rapport des mouvements entre levier de commande et élément-moteur mobile soit toujours constant, indépendamment des efforts résistants rencontrés pendant la transmission. 6.- Perfectionnement suivant les revendications 1 et 5, caractérisé en ce qu'en cas de manque de force hydrodynamique permettant l'auto-réglage de la pression nécessaire au fonctionnement de la servo-commande, et plus précisément au cas où le moyen d'alimentation cesse de fonctionner par suite d'une panne, la transmission du mouvement entre levier de commande et élément- moteur mobile est toujours possible en effectuant une manoeuvre de secours, car le moyen hydrostatique reste efficace. 70- Perfectionnement suivant l'une quelconque des revendications l à 6, caractérisé en ce que ledit élément moteur est destiné à la commande de distributeurs hydrauliques dans la mesure où, pendant le mouvement des tiges des distributeurs, les forces résistantes ne sont pas absolument constantes et varient sensiblement, soit dans un sens positif, soit dans un sens négatif, par suite de l'action dynamique des fluides à l'intérieur des distributeurs.