Brevet FR2324915A1 — publié le 19770415

L'invention se rapporte aux vérins asservis du type appelé vérin "numérique11 ou vérin "pas-à-pas", et concerne plus précisément des perfectionnements au distributeur d'un tel vérin. Un vérin du type auquel se rapporte l'invention comprend un organe mobile qui se déplace par rapport à un organe stationnaire sous l'action d'une pression de fluide appliquée dans une chambre de commande par un distributeur comprenant au moins trois orifices émetteurs convenablement espacés le long d'un organe émetteur solidaire d'un des organes du vérin et pouvant être alimentés sélectivement en fluide sous pression, et une pluralité d'orifices récepteurs espacés communiquant avec la chambre de commande et portés par un organe récepteur lié physiquement à l'autre organe du vérin.Dans le mode de réalisation le plus courant, ltor- gane mobile est un piston qui coulisse dans un cylindre (constituant 1 organe stationnaire) et détermine dans celui-ci une chambre de commande dans laquelle une pression hydraulique agit sur le piston à l'encontre d'une force de rappel ; Organe récepteur est un tiroir formé par la tige de piston et pourvu d'une pluralité d'orifices récepteurs espacés qui camnaniquent avec la chambre de commande par un canal pratiqué dans la tige de piston. Ce tiroir coulisse contre une coquille dont la paroi est traversée par les orifices émetteurs.Ceux-ci sont associés par paires d'orifices qui sont mis respectivement et simultanément en communication avec une source de fluide hydraulique à haute pression et une source de fluide hydraulique à basse pression, par exemple une canalisation de retour. Si un des orifices récepteurs se trouve en regard d'un orifice émetteur alimenté, par exemple, à haute pression, le piston va se déplacer sur une certaine distance à 1 'encontre de la force de rappel,jusqu'à une nouvelle position dans laquelle ledit orifice récepteur est tangent audit orifice émetteur d'un c8té de celui-ci. Les orifices sont distribués et disposés de façon telle que, dans cette nouvelle position, un orifice récepteur soit tangent à l'autre orifice émetteur de la même paire, de l'autre côté de celui-ci, de sorte que la nouvelle position est une position d'équilibre stable puisque cet autre orifice émetteur est alimenté à basse pression.En outre, dans cette nouvelle position du piston, un des orifices récepteurs se trouve en regard dtun autre orifice émetteur, dans une position telle que quand celui-ci sera alimenté à haute pression, le piston ait à parcourir une distance égale à la distance ci-dessus pour amener cet orifice récepteur à être tangent à cet orifice emetteur. Le piston va donc se déplacer en parcourant des pas (ou incréments) égaux à mesure qu'on alimentera les paires d'orifices émetteurs, d'où le nom de vérin "pas-à-pas". D'autre part, le nombre des positions que peut occuper le piston est un nombre fini (proportionneL au nombre d'orifices émetteurs et au nombre d'orifices récepteurs3 ; le déplacement du piston donne donc un signal de sortie qui est un signal numérique, d'où le nom de vérin numérique. Dans les modes de réalisation connus, le tiroir et sa coquille sont cylindriques et les orifices récepteurs sont des gorges annulaires pratiquées ou formées à la surface du tiroir et communiquant par des perçages radiaux avec le canal qui s'étend axialement le long du tiroir. Les gorges annulaires peuvent être taillées au tour dans une tige à section circulaire, ou réalisées par un empilage de rondelles épaisses séparées par des rondelles minces de plus petit diamètre. Cette technique s'est révélée inapplicable lorsqu'il s'agit de réaliser des vérins ltpas-à-pas"ayant des incréments très petits, par exemple de quelques centièmes de millimètre, comme cela est nécessaire notamment chaque fois qu'on veut commander un déplacement sur une courte distance en un très grand nombre dlincréments. En particulierss la Demanderesse a eu à résoudre le problème de commander un doseur de débit de carburant miniaturisé, du type décrit dans sa demande de brevet français n072.13605, de façon à iui faire parcourir une course de 15 mm en 250 incréments de 0,06 mm. Pour résoudre ce problème par la technique connue, en employant par exemple 8 orifices émetteurs, il aurait fallu réaliser un tiroir cylindrique comportant, par exemple, des gorges de 0,6 mm de largeur espacées de 0,12 mm. Il est évidemment impossible d'usiner au tour un tel tiroir ; il est impossible aussi de le réaliser par empilage de rondelles préparées à l'avance, car les tolérances cumulées de fabrication des rondelles individuelles emp8cheraient d'obtenir une pièce terminée suffisamment précise. Un des buts de l'invention est de permettre la réalisation d1un vérin "pas-à-past ayant des incréments très petits. Un autre but est de permettre la réalisation d'un vérin "pas-à-pas" dont le déplacement peut étire commandé sur une courte distance en un grand nombre d 'incréments Un autre but encore est de permettre la réalisation d'un tiroir de distribution de vérin "pas-à-pas" comportant des rainures réceptrices très minces et très peu espacées. Conformément à la présente invention, le distributeur comprend un tiroir prismatique qui coulisse dans un fourreau de forme correspondante et dont deux faces au moins sont pourvues d'orifices récepteurs réalisés sous la forme de rainures transversales, une arête au moins de ce tiroir prismatique étant chanfreinée de manière à définir avec le fourreau un canal dans lequel débouchent lesdites rainures et qui communique avec la chambre de commande. Des rainures très minces peuvent Qtre facilement usinées par photogravure dans les faces planes du tiroir, et les rainures pratiquées dans une face sont avantageusement décalées par rapport à celles qui sont pratiquées dans la ou les autres faces, ce qui permet d'aug- menter leur écartement. De préférence, le fourreau est fait de plusieurs éléments prismatiques assemblés entre eux, contre lesquels coulissent respectivement les faces du tiroir, et les orifices émetteurs débouchent dans des rainures transversales usinées par photogravure, avant assemblage, dans les faces de ces éléments prismatiques contre lesquelles coulissent les faces rainurées du tiroir. Llassemblage est avantageusement réalisé par sondage par diffusion. Dans un mode de réalisation de l'invention, les rainures émettrices sont associées par paires de rainures qui sont mises respectivement et simultanément en communication avec une source de fluide à haute pression et une source de fluide à basse pression et qui sont pratiquées respectivement dans deux faces du fourreau, ltespacement entre ces deux rainures émettrices étant égal à les pacement entre deux rainures réceptrices successives pratiquées respectivement dans les deux faces rainurées du tiroir, diminué de ltépaisseur d'une desdites rainures émettrices. Cette disposition facilite l'alimentation des orifices émetteurs. Selon une particularité de ce mode de réalisation, chacune des rainures émettrices communique en permanence avec une rainure émettrice adjacente, l'es- pacement entre elles étant égal à ltespacement entre deux rainures réceptrices successives pratiquées respectivement dans les deux faces rainurées du tiroir, ce qui facilite encore l'alimentation des orifices émetteurs. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment llinvention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que des figures faisant, bien entendu, Tartie de ladite invention. La figure 1 représente, en perspective partielle agrandie, un distributeur selon l'invention dont la portion antérieure est supposée enlevée après avoir été coupée suivant un plan transversal. La figure 2 est une vue en perspective d'une portion du tiroir de ce distributeur. La figure 3 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un doseur de débit de carburant miniaturisé et de son vérin de commande "pas-à-pas". La figure 4 est une vue partielle à plus grande échelle de ce doseur de carburant, le distributeur du vérin de commande étant représenté schématiquement. La figure 5 est un schéma d'alimentation de ce distributeur. Les figures 6 > 7 et 8 sont des vues schématiques partielles à très grande échelle du distributeur dans trois positions différentes. Le distributeur représenté sur les figures 1 et 2, comprend un tiroir 1 coulissant dans un fourreau 2. Le tiroir 1 est constitué par un barreau en forme de parallélépipède rectangle, rectifié, dont les ar8tes longitudinales ont été chanfreinées sur une partie de leur longueur, comme on l1a représenté en 3, 4, 5 et 6, de manière à former, lorsque le tiroir 1 est engagé dans le fourreau 2, quatre canaux qui débouchent dans la chambre de commande d'un vérin non représenté dont le piston est fixé à l'extrémité du tiroir 1. Dans deux faces opposées 7, 8 du tiroir 1 ont été usinées par photogravure une pluralitX de rainures transversales, 9 et 10 respectivement, qui débouchent respectivement dans les chanfreins 4, 5 et 3, 6. Comme on le voit sur la figure 2, les rainures 10 sont situées à mi-distance des rainures 9. Le tiroir 1 coulisse avec un jeu de quelques microns dans le fourreau émetteur-2, qui est fait de quatre pièces parallélépi pédiques rectifiées 11, 12, 13, 14. Dans chacune des faces 15 et 16 des pièces 11 et 13 contre lesquelles coulissent respectivement les faces rainurées 7 et 8 du tiroir 1 sont ménagés plusieurs chambrages 17, 18 (dont un seulement est représenté) débouchant dans des rainures transversales 19, 20 qui ont été usinées par photogravure comme les rainures 9, 10 et qui ne débouchent pas dans les chanfreins du tiroir. On a ensuite assemblé les quatre éléments 11, 12, 13, 14, en décalant les rainures 20 par rapport aux rainures 19 comme représenté sur la figure 1, et on a soudé ces quatre éléments par diffusion. Les figures 3 à 6 illustrent 1 t application à la commande d'un doseur de débit de carburant miniaturisé, dtun vérinnpas-àpas" dont le distributeur est réalisé par le procédé décrit en regard des figures 1 et 2. Le doseur de débit est du type décrit dans la demande de brevet français n072.13605 déjà mentionné, comprenant (voir figures 3 et 4) une aiguille 21 guidée dans un alésage 22 et pouvant coulisser sous 1 action d'un dispositif de commande (constitué ici par le vérin npas-à-pasn qui sera décrit plus loin) pour régler la section de passage d'un orifice 23 déterminant le débit d'un carburant contenant ou risquant de contenir des impuretés solides, refoulé par une pompe non représentée dans une chambre d'entrée 24, afin d'alimenter les injecteurs de carburant dtun réacteur d'aviation reliés à uoe chambre de sortie 25. Comme dans cette demande de brevet, l'alésage 22 est pratiqué à travers une cloison 26 séparant la chambre de sortie 25 du dispositif de commande et est pourvue dtune gorge annulaire 27 (voir figure 4) qui est alimenté, par des moyens non reprdsentés, en carburant prélevé à travers un filtre à la sortie de la pompe alimentant la chambre d'entrée 24.L'alésage 22 est ainsi lubrifié avec du carburant filtrés ce qui permet d'assurer un guidage extrSmement précis de l'aiguille 21 et par conséquent de réaliser un doseur de débit de dimension très réduite comme on 1 ta expliqué dans la demande de brevet français mentionnée plus haut. La base de l'aiguille 21 ctest-à-dire la portion opposée à celle qui coopère avec l'orifice 23 est conformée en piston différentiel 28 qui coulisse dans un cylindre 29 et sépare dans celui-ci une chambre de commande 30 > limitée intérieurement par une portion de petit diamètre 31 de la base de l'aiguille, d'une chambre de rappel 32 limitée intérieurement par une portion de plus grand diamètre 33 de la base de l'aiguille. La portion de petit diamètre 31 est pourvue d'un trou central taraudé 34 dans lequel est vissée l'extrémité d'un tiroir parallélépipédique tS semblable à celui qui a été décrit en regard de la figure 2.Ce tiroir la forme avec un fourreau 2a, semblable à celui qui a été décrit en regard de la figure 1 un distributeur qui est représenté schématiquement sur les figures 3 et 4. En particulier, sur la figure 4, on a figuré schématiquement un certain nombre de rainures telles que 9a et 10a du tiroir et un certain nombre de chambrages tels que 17a et 18a et de rainures telles que 19a et 20a du fourreau 2a, mais il va de soi, comme on ltexpliquera plus loin, que ces éléments sont infiniment plus rapprochés et de plus petites dimensions qu'il nlapparatt sur ce dessin schématique.On a également figuré schématiquement sur la figure 4 un chanfrein 4a, afin de montrer que les chanfreins débouchent à leur extrémité dans un conduit 35 pratiqué entre le fourreau 2ê et la portion 34 de l'aiguille et communiquant avec la chambre 30. Comme le montre la figure 5, il est prévu seize rainures émettrices formant huit groupes de deux rainures adjacentes communiquant en permanence entreélles. De plus, à chaque groupe de rainures, telles que 19a et 19b, pratiquées dans la face supérieure 15 du fourreau, est associé un groupe de rainures telles que 20a et 20b pratiquées dans la face 16, et ces deux groupes peuvent entre mis respectivement et simultanément en communication avec une source de fluide à haute pression et une source de fluide à basse ires- sion, par un sélecteur figuré schématiquement en 36. Un tel sélecteur est bien connu en lui-m8me ; il ne fait pas partie de l'invention et il ne sera pas décrit ici.Il permet d'alimenter sélecti- vement en haute pression un conduit 37a aboutissant aux rainures 19a et 19b et en basse pression un conduit 38a aboutissant aux rainures 20a et 20b, ou vice versa, et ainsi de suite. Le fonctionnement du dispositif est illustré par les figures 6 à 8, sur lesquelles on a représenté trois rainures réceptrices 9a, 9b, 10a et deux groupes associés de rainures émettrices 19a, 19b et 20a, 20b. On voit sur la figure 6, qui est cotée, que les rainures émettrices et les rainures réceptrices ont uniformément une épaisseur de 0,12 mm et que ltespacement entre deux rainures émettrices du même groupe (ctest-à-dire entre les rainures 19a et 19b ou entre les rainures 20a et 20b) est de 0,36 mm, c'està-dire égal à llegpacement entre deux rainures réceptrices successives 9a, IOaou lOa, 9b pratiquées respectivement dans les deux facesrainurées 7a, Sa du tiroir. De plus, l'espacenent entre les deux rainures émettrices 19a et 20a (ou 19b et 20b) associées est de 0,24 mm, ctest-a-dire égal à l'espacement entre les rainures 10a et 9b diminué de l'épaisseur (0 > i2mm) d'une des rainures émettrices. Dans la position de la figure 6, le bord de gauche de la rainure 9b se trouve en face du milieu de la rainure i9s. Ouand les rainures 19a et 19b sont alimentées en haute pression et les rainures 20a et 20b en basse pression, le carburant à haute pression passe de la rainure 19b dans la rainure 9b et de celle-ci dans la chambre 30 en passant par les chanfreins tels que 4a (figure 4) et le passage 35. La chambre 32 est reliée à la chambre d'entrée 24 par un conduit 39 (figures 3 et 4) et se trouve donc à la même pression que la chambre 30. Cependant, la pression de la chambre 30 agit sur une section plus grande du piston 28, de sorte que celuici se déplace vers la droite.Lorsque le bord de gauche de la raiure 9b arrive en regard du bord de droite de la rainure 19b, le vérin a parcouru une distance égale à la moitié de la largeur de cette rainure Igb, soit 0,06 mm. Le vérin starrête dans cette nouvelle position2 qui est représentée sur la figure 7 et qui est lne position d'équilibre stable t en effet, le vérin ne peut pas se déplacer vers la gauche sans remettre en communication les rainures 9b et 19k, ce qui provoque son retour vers la droite comme on vient de ltexpliquer ;;le vérin ne peut pas non plus se déplacer vers la droite-sans mettre en communication la rainure 20b (qui est reliée à la basse pression), avec la rainure 1Oa, qui est reliée à la chambre 30 par les chanfreins et le passage 35 de sorte que la pression de la chambre 32 devient prépondérante et provoque le retour du vérin vers la gauche, jusqutà la position de la figure 7. L'espacement entre les groupes de rainures émettrices 19a-19b, 19c-19d, 19e-19f, 19Z-19h et entre les groupes de rainures émettrices 20a-20b, 20c-20d, 20e-20f et 20g-20h est choisi de façon telle que dans chacune des positions d'équilibre telles que celle de la'figure 7, une des rainures réceptrices se trouve, par rapport à une des rainures émettrices, dans la position que la rainure 9h occupait par rapport à la rainure 19d dans la position de la figure 6. En alimentant cette nouvelle rainure émettrice en haute pression et la rainure émettrice associée, en basse pression, on provoquera le déplacement du vérin d'un nouveau pas de 0,06 mm vers la droite, et ainsi de suite.Les espacements ci-dessus sont en outre choisis de façon que, dans chaque position d'équilibre, le bord de droite dtune des rainures réceptrices se trouve au milieu d'une des rainures émettrices ; par conséquent, en alimentant cette rainure émettrice en basse pression et la rainure émettrice associée en haute pression, on provoquera le déplacement du vérin vers la gauche dtun pas de 0,06 mm jusqutå une nouvelle position stable telle que celle qui est représentée sur la figure 8, dans laquelle la rainure 19b est alimente en basse pression et la rainure 20a en haute pression. La technique des vérins "pas-à-pas" est bien connue des gens du métier, et ceux-ci savent déterminer les espacements de fa çon à obtenir le déplacement pas-à-pas de l'aiguille 21 sur la distance requise. Il convient de remarquer que la disposition décrite permet d'obtenir des pas (ou incréments) de 0,06 rini avec des rainures réceptrices de 0 > 12 mm d7épaisseur espacées de 0,84 mm, c'està-dire plus du double de l'espacement (0,38) outil serait nécessaire de donner à des gorges réceptrices annulaires dans la tecimique actuellement connue. Sur la figure 4, l'orifice de dosage 23, la cloison 26 dans laquelle coulisse l'aiguille de dosage 21 et le cylindre 29 dans lequel coulisse le piston 28 sont définis par une fourrure 40 engagée dans un carter 41. Dans la fourrure 40 est pratiqué un canal 42 qui fait communiquer la chambre 32 avec une chambre 43 définie entre cette fourrure 40 et le carter 41 et communicuant elle-même par le conduit 39, pratique dans le carter 41, avec-une chambre 44 qui co-u-nunique dtune part avec la chambre d'entrée 14 et d'autre part avec un accumulateur de pression non renrésent > . Le sélecteur 36 de la figure 5 est figuré schématiquement en 36 audessus du fourreau 2a du cistributeur. Ce sélecteur 36 est relié par des moyens non représentés à la chambre d'arrivée de carburant 24, qui constitue la source de fluide à haute pression, et avec un conduit de retour non représenté, qui communique avec une -capacité dans laquelle la pompe non représentée aspire le carburant quelle refoule dans la chambre 24. L'extrémité de gauche (non vue) du tiroir la ntest pas chanfreinée et coulisse dans la partie de gauche (non vue) du fourreau 2a, dans laquelle est monté un erlhout pourvu d'un détecteur de position du tiroir. il va de soi que le mode de réalisation décrit n'est qutun exemple et qu'il serait possible de la modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. En particulier, le tiroir prismatique pourrait avoir une section autre que rectangulaire, et les rainures réceptrices pourraient etre pratiquées dans deux faces adjacentes (auquel cas il suffirait de chanfreiner l'arête mitoyenne du tiroir) ou dans plus de deux faces. REVENDICATIONS 1. Vérin du type 'tpas-à-pas'1 comprenant deux organes qui se déplacent pas-à-pas ltun par rapport à l'autre sous l'action d'une pression de fluide appliquée dans une chambre de commande par un distributeur comprenant un tiroir solidaire d'un desdits organes et pourvu d'une pluralité d'orifices récepteurs espacés communiquant avec la chambre de commande, ledit tiroir coulissant dans un fourreau solidaire de ltautre organe et pourvu dtau moins trois orifices émetteurs pouvant être alimentés sélectivement en fluide sous pression, caractérisé en ce que le tiroir est prismatique, que les orifices récepteurs sont réalisés sous la forme de rainures transversales pratiquées dans au moins deux faces de ce tiroir prismatique, et qu 'une arête longitudinale au moins de celui-ci est chanfreinée de manière à définir avec le fourreau un canal dans lequel débouchent lesdites rainures et qui communique avec ladite chambre de commande. 2. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rainures sont usinées par photogravure dans des faces planes du tiroir prismatique. 3. Vérin selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les rainures pratiquées dans une des faces du tiroir prismatique sont décalées par rapport aux rainures pratiquées dans la ou les autres faces. 4. Vérin selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fourreau est fait de plusieurs éléments assemblés entre eux, contre lesquels coulissent respectivement les faces du tiroir, et que les orifices émetteurs débouchent dans des rainures transversales pratiquées avant assemblage, de préérnce par photogravure, dans les faces desdits éléments contre lesquelles coulissent les faces rainurées du tiroir prismatique. 5. Vérin selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'assemblage des éléments est réalisé par soudage par diffusion. 6. Vérin selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que le tiroir a la forme d'un parallélépipède rectangle, que les rainures réceptrices ont toutes une même épaisseur, sont pratiquées dans deux faces opposées du tiroir parallélépipèdique et sont régulièrement espacées, chaque rainure pratiquée dans une de ces faces étant à mi-chemin entre deux rainures adjacentes pratiquées dans l'autre face, et que les rainures émettrices ont, elles aussi, toutes une même épaisseur. 7. Vérin selon la revendication 6, dans lequel les orifices émetteurs sont associés par paires d'orifices qui sont mis respectivement et simultanément en communication avec une source de fluide à haute pression et une source de fluide à basse pression, caractérisé en ce que les orifices de chaque paire débouchent dans deux rainures émettrices qui sont pratiquées respectivement dans deux faces du fourreau, et que ltespacement entre ces deux rainures émettrices est égal à ltespaeement entre deux rainures réceptrices pratiquées respectivement dans les deux faces rainurées du tiroir, diminué de l'épaisseur dtune desdites rainures émettrices. 8. Vérin selon la revendication 7, caractérisé en ce que chacune des rainures émettrices communique en permanence avec une rainure émettrice adjacente, et que ltespacement entre elles est égal à ltespacement entre deux rainures réceptrices successives pratiquées respectivement dans les deux faces rainurées du tiroir.