Brevet FR2373737A1 — publié le 19780707

L'invention se rapporte à un distributeur pour fluide comprenant au moins un orifice de sortie susceptible d'être relié2;a un premier orifice d'alimentation, soit à un second orifice d'échappement, les dites liaisons étant opérées à l'aide d'un organe de commande mobile ayant deux positions, dont au moins une stable. De tels distributeurs sont particulièrement utilisés dans les circuits de fluide disposés entre les actionneurs et les équipements qui les pilotent. On connait déjà des distributeurs dans lesquels l'organe de commande est présenté sous la forme d'un tiroir usiné, mobile dans un corps, et ayant deux positions extrêmes, Lors du déplacement du tiroir d'une position à l'autre, la commutation du fluide est obtenue par déplacement des portions usinées du tiroir en regard des orifices du corps, avec l'avantage d'interrompre les voies à obturer dans la pre mière partie de la course, et de mettre en communication les voies à relier dans la deuxième partie de la course, sans autoriser aucune liaison entre orifices d'alimentation et orifice d'échappement. De tels distributeurs à tiroir peuvent comporter des joints pour assurer l'étanchéité des liaisons, ces joints étant soit portés par le tiroir mobile, soit portés par le corps fixe. Dans les deux cas, les joints risquant de gommer, l'appareil nécessite un graissage de l'air pour un fonctionnement correct et reste susceptible de blocages. Par ailleurs, les Joints sont soumis au frottement et s'usent, la longévité de l'appareil étant donc limitée. Dans d'autres dispositifs, les distributeurs à tiroir peuvent être réalisés sans Joint - les étanchéités entre liaisons sont alors assurés par des usinages et rodages extrêmement précis et donc trés coûteux. Par ailleurs, pour les versions d'appareil à deux positions stables, l'équipage mobile étant instable, il doit être verrouillé en position par des dispositifs additionnels magnétiques ou mécaniques. Enfin, ces appareils sont susceptibles de blocages en cas d impuretés dans l'air ou en cas de dilatations thermiques. On connait enfin des distributeurs dans lesquels l'organe mobile est constitué d'un ou plusieurs clapets pouvant obturer des passages en s'appliquant sur des sièges Dans cette conception, les frottements sont supprimés et donc, gommage et usure ne sont plus un problème, tout en permettant une réalisation sans précision et donc bon marché. Cependant, ces distributeurs à clapet présentent des inconvénients importants - dans les versions à deux positions stables, la deuxième position stable ne peut être obtenue simplement, car un clapet n'est pas équilibré par rapport à la pression comme un tiroir il faut alors un système de verrouillage spécial. - pendant la course, on observe l'établissement d'une communication temporaire entre orifices de pression et orifices d'échappement. - dans les distributeurs ayant plus d'un orifice de sortie, plusieurs clapets doivent se fermer simultanément, ce qui est mécaniquement difficile. Certains distributeurs à clapet évitent ces deux derniers inconvénients en remplaçant clapets ou sièges par des anneaux souples. Lesappareils ainsi obtenus sont cependant délicats à réaliser. Enfin, dans les appareils existants à tiroir ou à clapet, le fluide à distribuer est en contact avec les équipages mobiles, ce qui donne lieu à des difficultés diverses. Le distributeur selon l'invention se propose de porter remède aux inconvénients présentés par les appareils antérieurs - il offre une commutation sans frottement et donc de grande longévité et fiabilité, et ne nécessitant aucun graissage de l'air. - toute communication entre orifice de pression et orifice d'échappement est évitée, en assurant une chronologie rigoureuse et fidèle des liaisons entre les divers orifices. - la circulation du fluide est séparée de l'équipage mobile. - la réalisation des distributeurs à deux positions stables est facile å obtenir par suite d'une bonne stabilité de l'équi- page mobile. - la constitution de l'appareil permet une fabrication en grande série et de faible coût, en raison du fait que la ma åorité de ses pièces peut être obtenue par moulage de matière plastique. Selon l'invention, ce résultat est obtenu grâce au fait que l'organe de commande mobile dans le corps présente des rampes obliques par rapport à la direction de son mouvement provoquant dans une direction sensiblement perpendiculaire au mouvement, la déformation localisée d'un organe d'obturation unique réalisé en un matériau élastomère mince, disposé entre les premières extrémités de poussoirs dont les secondes extrémités sont soumises aux dites rampes et une semelle comportant au moins les orifices d'alimentation et d'échappement, le tout de façon que le déplacement des poussoirs sous l'effet des rampes applique localement contre, ou permette la séparation du dit organe d'obturation des dits orifices, le dit organe d'obturation étant par ailleurs maintenu par sa périphérie entre le corps et la semelle. D'autres particularités intéressantes de l'invention apparattront dans la description qui est accompagnée par la figure 1, représentant une vue en coupe selon XX' d'un premier mode de réalisation, la figure 2, représentant une vue de côté en coupe par le plan W' delta réalisation selon la figure 1, la figure 3, qui illustre un second mode de réalisation, et la figure 4, qui montre une réalisation de l'orifice de sortie, applicable aux deux modes de réalisation. Le boîtier de l'appareil est constitué par un corps (1) percé longitudinalement par une cavité (2) qui le traverse de part en part, Cette cavité qui, dans l'exemple illustré, est de section circulaire, est fermée à ses extrémités par deux couvercles (4) respectivement (5) percés chacun dlune ouverture (8) respectivement (9). Deux membranes (6) et (7) sont placées entre l'une des parois latérales du corps et respectivement chacun des couvercles. Un évasement (30) pratiqué à l'entrée de la cavité (2) et un logement (31) ménagé dans le couvercle permettent aux membranes de se déplacer vers la droite ou vers la gauche. La cavité cylindrique (2) est elle-meme prolongée par un couloir (32) qui aboutit sur la face longitudinale (33). A I'inté-rieur de la cavité cylindrique (2) est disposé un organe de commande (3) de forme générale cylindrique, qui est susceptible de se déplacer dans deux directions opposées (F2) sous l'effet des poussées communiquées par l'une des membranes (6) ou (7) lorsqu'une pression de commande est appliquée sur l'une des deux ouvertures (8) respectivement (9). Dans l'exemple de réalisation illustré aux figures 1 et 2, on remarque que l'organe de commande comporte deux dégagements symétriques (22) (22') par rapport au plan médian YY'. Ce dégagement (22) est lui-meme limité dans sa partie supérieure par une surface comprenant de gauche à droite une première-portion (34) parallèle à la direction du déplacement (F2) de l'organe de commande, une seconde portion (35) inclinée par rapport à ce déplacement et constituant une première rampe, une troisième portion (36) parallèle à la direction du déplacement, une quatrième portion (37) inclinée par rapport à F2 dans un sens opposé à l'inclinaison de la rampe (35) qui constitue la seconde rampe, et enfin une cinquième portion (38) placée sensiblement dans le prolongement de la première portion (34). Un fourreau (10) fixé au corps est disposé dans le couloir (32) et comporte deux parois (39, 40) reliées par une semelle (41) sensiblement perpendiculaire aux dites parois. Ces parois pénétrent partiellement dans les dégagements (22) respectivement (22') et présentent chacune deux puits (42, 43) sensiblement perpendiculaires à F2 débouchant d'une part en regard des portions de surface (34 38) et d'autre part vers l'ouverture extérieure du couloir (32). Des prolongements de parois tels que (44, 45) placés de part et d'autre de chaque puits dans une direction radiale par rapport à l'axe de la cavité, comportent des rainures (46,-47) circulant parallèlement à la direction générale des puits. Les organes (17) respectivement (21) sont des poussoirs placés dans les puits et mobiles dans le sens FI perpendiculaire à F2 dont la partie supérieure (48) comporte un organe de roulement ou de frottement (18), respectivement (20), de forme cylindrique placé transversalement, dont les extrémités viennent se placer dans les rainures (46, 47) pour assurer le guidage de la dite partie supérieure. Les extrémités inférieures (49) respectivement (50) de ces poussoirs sont placées contre ou pénètrent dans une membrane déformable unique (15) prenant la forme générale d'une feuille plane, réalisée par exemple en un élastomère synthétique, ce qui complète le guidage des poussoirs. Cette membrane est appliquée par sa périphérie (51) (lo) contre le fourreau/par une semelle (11) présentant une nervure centrale (25) placée dans le plan médian qui limite ainsi par coopération avec une nervure (52) du fourreau deux cavités symétriques (28, 28') permettant de réaliser un distributeur à deux sorties susceptible de piloter les deux mouvements d'un vérin. La semelle (11) qui est fixée sur le corps par des organes non représentés et qui est placée parallèlement à la membrane, est percée de trois ouvertures (12), (13), (14) respectivement (12', 13', 14') qui débouchent dans les cavités (28) respectivement (28') et sont reliées respectivement à l'échappement E, à un appareil utilisateur S et à une source de pression d'alimentation P. Les orifices de ces ouvertures (12) et (14) d'échappement et d'alimentation sont placés sensiblement en regard des poussoirs (17) et (21). Par ailleurs, voir en particulier la fig. 4, cette membrane comporte sur sa surface (53) limitant la cavité (28) des renflements (16) et (24) placés sensiblement dans le prolongement des poussoirs. Ces renflements sont de dimensions et d'élasticité telles qu'ils peuvent obturer de façon étanche les orifices (12) et (14) en regard desquels ils sont placés lorsque les poussoirs les appliquent contre la semelle. L'orifice (13) relié à l'appareil utilisateur, peut éventuellement être placé dans une autre région de la cavité (28) par exemple, il peut être pratiqué sur une pièce (55) qui traverse la membrane pour communiquer avec l'extérieur par un canal (54) du fourreau (10) conformément à la figure (4). La surface (56) de la membrane limitant la cavité (2) présente également des surépaisseurs (57, 58) conformées de façon à recevoir et à guider les extrémités inférieures (49) respectivement (50) dont elles doivent par ailleurs transmettre les mouvements. Les dimensions latérales de ces surépaisseurs sont inférieures à celles des renflements et sont susceptibles de s'engager dans les puits correspondants pour que la membrane ne soit pas soumise à des efforts de cisaillement lorsqu' une pression est exercée sur la membrane. En effet, lorsque cette situation se présente, la surface (56) de la membrane est appliquée sur une portée plane (67) du fourreau entourant les puits (42, 43), par les efforts exercés sur les renflements par la pression. tes organes de roulement ou de frottement (17) (21) sont rappelés vers les portions de surface (34 :38) en regard desquels ils se trouvent soit par l'élasticité naturelle de la membrane, soit par des moyens élastiques non représentés, soit encore par la pression régnant dans la cavité (28). Eventuellement des roulesux (59) placés entre la partie supérieure de la cavité (2) et l'organe de commande confèrent à celui-ci des possibilités de déplacement sans frottement notable malgré les efforts radiaux communiqués par les poussoirs. Les deux systèmes de poussoirs et de membrane placés de part et d'autre du plan médian sont identiques, la seule différence pouvant provenir de la forme et de la position des rampes, selon que l'on souhaite obtenir des commutations de fluide dans le même ordre ou dans un ordre différent. Le fonctionnement du distributeur qui vient d'être décrit est provoqué pour chacun des systèmes de manière identique, à savoir que lorsqu'une pression de commande apparat par exemple sur l'orifice de commande (9), l'organe (3) se déplace vers la droite. A partir de l'état du distributeur illustré à la figure 1, pour lequel l'utilisatlon S est reliée à l'échappement E en raison de l'ouverture de l'orifice (12) et pour lequel l'orifice d'alimentation (14) est obturé, le mouvement des rampes (35) et (37) va opérer d'abord le mouvement selon Fl des poussoirs et provoquer la fermeture de l'orifice (12) et ensuite l'ouverture de l'orifice (14) de sorte que, en fin de course, pour laquelle les poussoirs (19) (et 21) sont placés en regard des surfaces planes (34) et respectivement (36), l'appareil utilisateur sera relié à la pression d'alimentation et restera dans cet état. Une succession d'états inverses est obtenue par l'application d'une pression sur l'orifice (8). On remarquera que d'une part, on peut aisément conférer aux différentes phases de commutation de fluide un ordre de déroulement établi à l'avance, grâce à la position des rampes et que d'autre part, les efforts à communiquer à l'organe de commande sont faibles en raison de la disposition inverse des dites rampes qui produit une certaine compensation des réactions axiales reçues par l'organe de commande de la part des organes de roulement. Dans la variante illustrée à la figure 3, l'organe de commande rotatif (33) vu partiellement brisé exécute un mouvement oscillant grâce au secteur denté (37) dont il est solidaire, et qui engrène avec la crémaillère (36) portée par une biellette (60) placée entre deux membranes de commande (84, 85) soumises alternativement à une pression de commande. Les rampes (81) et(82) placées de façon oblique par rapport à leur mouvement tangentiel (F3) provoquent le mouvement des poussoirs et le déplacement d'une membrane (15), comparables à ceux de l'exemple précédent. Les poussoirs sont ici disposés radialement par rapport à l'axe de rotation ZZ' et par suite, là membrane et la semelle circulent parallèlement le long d'une surface courbe. Dans ce mode de réalisation, on peut monter en parallèle une série de systèmes de commutation indépendants en donnant à l'arbre de l'organe de commande commun (88) et à la membrane unique (15) une dimension suffisante. REVENDICATIONS 1. Distributeur pour fluide comprenant au moins un orifice de sortie susceptible d'être relié soit à un orifice d'alimentation, soit à un orifice d'échappement et où les dites liaisons sont opérées à l'aide d'un organe de commande ayant deux positions stables opposées établies par des signaux de commande, caractérisé en ce que le bottier de l'appareil est divisé en deux cavités (2,32) et (28) par une membrane souple mince (15) pincée par Sa périphérie (51) entre le corps (1,10) et une semelle (11) dont la surface intérieure limite la seconde cavité (28) en s'étendant sensiblement parallèlement à la membrane et comporte au moins les orifices d'alimentation (14) et d'échappement (12), et que des poussoirs (17, 21) disposés dans la première cavité (32) et actionnés par des organes de commande mécaniques dans une direction F1 sensiblement perpendiculaire au plan local de la membrane sont placés en regard des régions (57, 58) de la membrane (15) opposées aux dits orifices. 2. Distributeur selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'organe d'obturation est une membrane (15) souple, unique portant en saillie des renflements (16), (24) placés en regard des orifices, tandis que les poussoirs (17, 21) sont actionnés par des rampes (34.... 38) placées sur l'organe de commande. 3. Distributeur selon la revendication 2 caractérisé en ce que la membrane (15) porte sur sa surface placée en regard des poussoirs (17, 21) des surépaisseurs (58, 57) recevant les premières extrémités (49, 50) des dits poussoirs, tandis que les secondes extrémités (48) voisines des rampes comportent des organes de roulement (18) (20) guidés dans des rainures (42, 47) solidaires du corps (1). 4. Distributeur selon la revendication 3 caractérisé en ce que les surépaisseurs et les renflements viennent d'une seule pièce avec la membrane. 5. Distributeur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le déplacement (F2) de l'organe de commande (3) est rectiligne. 6. Distributeur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le déplacement (B3) de l'organe de commande (33) est rotatif. 7. Distributeur selon la revendication 1 caractérisé en ce que des rouleaux (58, 59) sont placés dans la première cavité (2) entre l'organe de commande (3) et le corps (1). 8. Distributeur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les poussoirs (17, 21) sont rappelés vers les rampes par des organes élastiques formés éventuellement par la mem brane elle-même. 9. Distributeur selon la revendication 1 caractérisé en ce que deux cavités parallèles (28, 28') sont placées entre la semelle (11) et la première cavité (2,32), chaque Jeu de poussoirs (17, 21) étant actionné par des rampes (54 38) placées dans des dégagements (22, 22') parallèles de l'organe de commande. 10. Distributeur selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'orifice de sortie (54) est relié à la cavité (28) par un canal (54, 55) qui traverse la membrane. 11. Distributeur selon la revendication 9 caractérisé en ce que les rampes (34 38) établissent une priorité d'ouverture de circuit fluide traversant l'une des secondes cavités (28) par rapport à l'alimentation du circuit fluide traversant l'autre seconde cavité (28').