Brevet FR2463950A1 — publié le 19810227

La présente invention concerne des ser- vocommandes hydrauliques. Une servocommande spécifique capte un mouvement afin de contr6ler l'écoulement d'un fluide à travers une soupape réglant la pression hydrauli- que exercée sur une face du piston qui est relié à la soupape par un ressort. Le piston se déplace en réponse au signal d'erreur émis par le mouvement capté, provoquant ainsi la fermeture de la soupape en position zéro dans une position d'équilibre du piston. Dans une servocommande idéale fonction- nant totalement sans friction, dès que la soupape s'ouvre légèrement, le piston commence à se déplacer pour ramener la soupape en position zéro. Toutefois, étant donné que les servocommandes réelles ne fonc- tionnent pas sans friction, il est nécessaire que la soupape s'ouvre dans une mesure suffisante pour que le piston exerce une force permettant de vaincre la friction. Afin d'assurer une bonne stabilité de la servocommande, la soupape et l'appareil qui la solidari- se avec le mouvement capté,doivent avoir un régime positif. Toutefois, afin d'ouvrir davantage la sou- pape en réponse au mouvement capté en vue de vaincre la friction, il convient d'introduire un régime néga- tif (dépassement), encore que le régime global doit toujours être positif. Un exemple d'une technique permettant de réaliser ces objets est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3.757.639 accordé le 11 septembre 1973 au nom de la Demanderesse et ayant pour titre "Dispositif à régime hydraulique négatif". Dans ce brevet, le régime négatif est établi en uti- lisant un soufflet qui capte la pression hydraulique engendrée par une soupape à clapet à régime positif. Ce soufflet s'oppose au mouvement de la soupape avec une foorce qui diminue suivant que l'écoulement à tra- vers la soupape augmente, créant ainsi un régime néga- tif permettant de vaincre la friction. La présente invention a pou, objet de fournir une servocommande à compensation en régime négatif sans. devoir utiliser un soufflet. a Suivant la présente invention, un régime positif global est conféré à la servocommande par une soupape à clapet à régime positif dont la pression diminue à mesure que le clapet s'ouvre en réponse au mouvement capté par la servocommande. La force exer- cée par cette soupape à régime positif est exploitée pour équilibrer la force appliquée dans la direction opposée par une soupape à clapet à régime négatif contrôlant la pression hydraulique exercée sur le piston. Les deux soupapes fonctionnent à l'unisson, créant ainsi un système capteur à mouvement équilibré qui, dans la zone du zéro, nécessite une force minime pour moduler les soupapes. Etant donné que la sou- pape à clapet à régime négatif contrôle la pression de fluide exercée sur le piston de la servocommande, elle fournit un régime négatif ou un dépassement nécessaire pour vaincre la friction, cependant que la force nécessaire pour ouvrir la soupape est fixée à la valeur de la force associée à la pression du fluide nécessaire pour vaincre la friction du piston, bien qu'il y ait un régime négatif (provenant du clapet à réginenégatif) dans la zone du zéro. Toutefois, le régime global la pression de fluide. Une caractéristique de l'invention réside dans le fait qu'elle fournit une servocommande exigeant une force minime dans la zone du zéro, con- fférant ainsi une très grande précision à cette servo- commande. Une autre caractéristique de l'inven- tion réside dans le fait qu'elle fournit une servo- commande ayant un haut régime positif la rendant ainsi extrêmement stable. Une autre caractéristique encore réside dans le fait que les soupapes à régimes positif et négatif sont extrêmement fiables. L'homme de métier reconnaîtra d'autres objets, avantages et caractéristiques de la présente invention à la lecture de la description détaillée et des revendications ci-après en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en élévation, partiellement'en coupe, d'une servocommande hydrau- lique suivant la présente invention; et la figure 2 est un graphique montrant la courbe de régime mécanique pour la servocommande, ainsi que pour les soupapes à régimes positif et négatif utilisées dans cette servocommande. -La figure 1 représente une servocommande hydraulique 10 dans laquelle un piston 12 est déplacé en réponse à une pression de fluide pneumatique exer- cée à une entrée de fluide 14. Via une entrée 16, un fluide hydraulique est introduit sous pression dans une chambre 17 formant une interface avec une face 18 du piston. La surface de cette face 18 est égale à la moitié de la surface de la face oppo- sée 20 qui est située dans une chambre 19 recevant le fluide hydraulique par un orifice fixe 22. De cet orifice 22, le fluide s'écoule dans une conduite 24 pour aboutir à une soupape à clapet à régime néga- tif 26 dont l'ouverture varie en réponse au mouvement d'un bras 28 qui est relié au clapet 29 de la soupape 26. Le fluide hydraulique venant de la face haute pression 30 de l'orifice 22 s'écoule, via un autre orifice 32, vers une soupape à clapet à régime posi- tif 34 dont l'ouverture varie également en réponse au mouvement du bras 28 relié au clapet 35 de la sou- pape 34. Un ressort 36 solidarise mécaniquement le piston 20 avec le bras 28. La pression captée à l'entrée 14 est appliquée à un soufflet 38 qui exerce une poussée sur le bras 28 pour le déplacer en sens inverse des aiguilles d'une montre à mesure que la pression augmente, et dans le sens des aiguilles d'une montre à mesure que la pression diminue. Le piston 20 est en équilibre lorsque la pression exercée sur la face 20 est égale à la moitié de la pression exercée sur la face 18, ce qui se produit lorsqu'il y a un écoulement d'équilibre spécifique à travers l'orifice 22. Cet écoulement est déterminé par l'ouverture de la soupape à régime négatif 26 et il exerce une pression sur la soupape 26 qui pousse le bras 28 dans le sens des aiguilles d'une montre. Le fluide s'écoule à travers l'orifice 32 pour aboutir à la soupape à clapet à régime posi- tif 34 qui exerce ainsi, sur le bras 28, une force dirigée en sens inverse des aiguilles d'une montre. Lorsque le bras est dans la zone du zéro, la servo- commande est au repos ou en équilibre et les forces exercées sur le bras 28 par les soupapes 26 et 34 se contrecarrent, supprimant ainsi toute poussée exercée sur ce bras tant dans le sens des aiguilles d'une montre qu'en sens- inverse en raison des varia- tions de pression associées au fluide acheminé à l'entrée 16. Si le soufflet 38 est poussé vers le haut, il ouvre la soupape à clapet 26, augmentant ainsi l'écoulement à travers l'orifice 22, ce qui a pour effet de réduire la pression exercée sur la face 20 du piston qui se déplace ainsi vers la gauche comme indiqué par la flèche 39. Le mouvement ascendant du soufflet 38 a également pour effet d'ou- vrir la soupape 34 et d'augmenter l'écoulement à travers l'orifice 32, réduisant ainsi la force exer- cée par cette soupape 34 sur le bras 28. Comme le montre la ligne 40 de la figure 2, à mesure que la soupape 26 s'ouvre, la force requise pour cette ouverture diminue jusqu'à ce qu'elle atteigne une valeur constante correspondant à la pression de fluide requise pour vaincre la friction exercée sur le piston 12. En d'autres mots, dès que le piston commence à se déplacer (dès que la friction est surmontée), la pression régnant dans la conduite 24 restera constante; cette réaction donne lieu à la pente négative associée à la force requise pour ouvrir et fermer la soupape 26 lorsque le bras est dans sa position zéro, c'est-à-dire la position occupée lorsque la servocommande est au repos. La pente négative existant entre les deux points constants doit être considérée comme la résul- tante du fait que la force nécessaire pour ouvrir la soupape varie en raison inverse avec l'ouverture de cette soupape. Il en résulte une pression de fluide agissant sur le clapet pour l'amener à se fermer; la force ainsi exercée est à son maximum immédiate- ment avant la fermeture complète du clapet. D'autre part, comme l'indique la ligne 42, la soupape 34 fonctionne exactement de manière inverse, puisqu'aussi bien la pression de fluide a tendance à pousser le clapet à l'écart, si bien que cette soupape a une pente positive comme indiqué en figure 2. De plus, étant donné qu'elle reçoit le fluide de la face de pression d'alimentation de la servocommande par l'orifice 32, elle ne possède pas une limite de force constante. Le soufflet et le ressort assurent les régimes mécaniques positifs illustrés en figure 2. En conséquence, le régime global pour le bras 28 est la sommation de ces régimes et il est défini par la ligne 44 qui comporte une zone à force nulle 46 dans la zone du zéro; dans cette zone à force nulle, aucune force n'est requise pour ouvrir ou fermer les soupapes. Cette ligne 44 passe par un haut régime positif encore que, dans la zone à force nulle, la soupape 26 présente la pente négative permettant, à la servocommande, de vaincre la friction, ce qui signifie essentiellement que, lorsque le soufflet 38 est poussé vers le haut ou vers le bas, le bras est entraîné en rotation jusqu'à ce que la pression exer- cée sur la soupape 26 soit constante, ce qui se pro- duit dès que la friction du piston est surmontée, ensuite, le piston se déplace. On a donné ci-dessus une description détaillée d'une forme de réalisation préférée de la présente invention et, partant, des modifications et variantes peuvent venir à l'esprit de l'homme de métier sans pour autant se départir de l'esprit et du cadre réels de l'invention décrite ci-dessus et revendiquée ci-après. REVENDICATIONS 1. Servocommande comprenant un piston, un appareil à soupapes modifiant la pression du fluide appliquée à ce piston pour dépla- cer ce dernier en vue d'équilibrer une force appli- quée à la fois à ce piston et à cet appareil, cette force actionnant cet appareil à soupapes d'une posi- tion zéro à laquelle une pression de fluide spécifi- que est appliquée à ce piston qui est ainsi maintenu en équilibre, ce piston étant déplacé, lors du mouve- ment de cet appareil à partir de cette position zéro, dans une direction ramenant cet appareil dans cette position zéro, cet appareil à soupapes comprenant une première soupape en vue de modifier cette pression de fluide en réponse à cette force, cette soupape étant caractérisée par une relation en régime négatif entre son ouverture et sa force d'ouverture, et une deuxième soupape reliée à cette pre- mière soupape afin d'exercer une force sur cette dernière dans une direction provoquant son ouverture, cette deuxième soupape étant reliée à une source de pression de fluide, tandis que la force exercée par cette deuxième soupape est en régime positif vis-à- vis de son ouverture. 2. Servocommande suivant la revendica- tion 1, caractérisée en ce que la première soupape est une soupape à clapet à régime négatif, la deuxième soupape est une soupape à clapet à régime positif, ces soupapes étant solidarisées par un bras déplacé par cette force afin d'augmenter l'ou- verture de la première soupape. Par procuration de: UNITED TECHNOLOGIES CORPORATION Le mandataire: R. Baudin