Brevet FR2477241A1 — publié le 19810904

La présente invention a pour objet une valve de commande pour servomécanisme actionné par pression de fluide, et peut, de façon très générale, trouver son application dans des ensembles asservis bi-étagés commandant le fonctionnement d'un moteur de sortie en fonction d'une force appliquée comme signal d'entrée. Des systèmes à servovalve bi- étagée sont notamment utilisés pour alimenter en fluide sous pression un récepteur tel qu'un vérin, dont le piston commande par ses déplacements le fonctionnement d'un moteur. Une telle servovalve bi-étagée est notamment décrite dans le brevet des USA No. 3 745 883, et comporte dans ce cas un premier tiroir fonctionnellement associé à un second tiroir. Le premier tiroir coopère avec un organe d'entrée, tandis que le second tiroir est relié au piston. Le premier tiroir se déplace en fonction des mouvements imposés à l'organe d'entrée, et permet au fluide sous pression de parvenir au second tiroir. Le fluide sous pression agit alors sur ce second tiroir et surmonte la force développée par un ressort de centrage pour provoquer le déplacement du piston. Les déplacements de ce dernier sont utilisés, par exemple, pour l'actionnement d'ailerons, de gouvernails de profondeur, de valves de purge, etc... à bord d'un avion. Il arrive souvent, toutefois, que les tiroirs de valve utilisés dans ces dispositifs bi-étagés se coincent par suite de différences de dilatation avec le boîtier occasionnées par les variations de la température. Il faut ainsi, pour obtenir un fonctionnement satisfaisant de la valve,que le fluide sous pression soit maintenu à une température sensiblement constante. Ce problème de coincement peut être évité en recourant à l'utilisation de valves à disques flottants, telles que décrites par exemple dans le brevet des U.S.A. No. 3 402 737. Toutefois, le temps de réponse affectant les déplacements des disques du premier et du second étages d'une position de repos à une position de travail se révèle inacceptable pour de nombreux dispositifs destinés à l'équipement des avions en raison des variations rapides des conditions de fonctionnement. La présente invention se donne en conséquence pour but de concevoir une servovalve dans laquelle l'effet de rapidesvariations de température sur les déplacements d'un organe mobile de valve à l'inté- rieur de son bottier est annulé, ou du moins fortement réduit. L'invention se donne également pour but de concevoir une telle servovalve dans laquelle soient équilibrés les efforts exercés par le fluide sous pression sur l'organe mobile de valve lors de l'écoulement de ce fluide vers le dispositif commandé qui constitue le second étage !47 7 2 4 1 du système asservi. Ces buts sont atteints, conformément à l'invention, et dans le cas d'une valve de commande du genre comprenant un boîtier délimitant une chambre et pourvu d'un orifice d'admission relié à une source de fluide sous pression relativement élevée, d'un premier et d'un second orifices de distribution reliés respectivement aux orifices d'un dispositif asservi actionnable par pression de fluide, et d'un orifice d'échappement assurant une communication permanente entre ladite chambre et une source de fluide sous pression relativement basse telle par exemple que l'atmosphère environnante, et un élément mobile de valve disposé dans cette chambre et conçu pour diriger le fluide sous pression parvenant par l'orifice d'admission vers l'un desdits orifices de distribution tout en mettant l'autre en communi- cation avec la chambre en réponse à un signal d'entrée ayant pour effet de déplacer ledit élément de valve dans un sens ou dans l'autre à partir d'une position neutre ou position de repos vers laquelle il est normalement sollicité par des moyens élastiques, grâce au fait que l'orifice d'admission, le premier et le second orifices de distribution sont tous formés dans la face plane d'au moins une paroi latérale du boîtier, et que l'élément mobile de valve se compose d'un levier qui est monté pivotant dans un plan parallèle à celui de ladite paroi latérale et qui comporte une cavité dont une extrémité ouverte glisse le long de la face de cette paroi, ceci de manière telle qu'elle se trouve alignée avec le seul orifice d'admission tandis que sont obturés les deux orifices de distribution lorsque le levier occupe sa position neutre, et qu'elle mette en communication l'orifice d'admission avec l'un des deux orifices de distribution tandis que l'autre débouche dans la chambre lorsque ledit levier se trouve écarté dans un-sens ou dans l'autre de sa position neutre. Dans une forme préférentielle de réalisation, d'autres orifices correspondant à et respectivement alignés et mis en communication avec l'orifice d'admission, le premier et le second orifices de distribution sont formés dans la face plane d'une seconde paroi latérale disposée parallèlement à la première, la partie du levier pivotant qui inclut la cavité possède une largeur sensiblement égale à la distance séparant l'une de l'autre les deux parois latérales, et la cavité s'étend dans toute cette partie du levier ceci de manière à s'ouvrir à ses deux extrémités. L'orifice d'admission peut être avantageusement de contour circulaire, tandis que le premier et le second orifices de distribution sont conformés en arc de cercle et sont disposés concentriquement et de part et d'autre de cet orifice d'admission circulaire, et la cavité est alors elle même ménagée dans une partie du levier pivotant qui est de forme sensiblement cylindrique. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'une forme préférentielle de réalisation, donnée à simple titre d'exemple illus- tratif, et avec référence aux dessins ci-annexés, en lesquels: - La figure 1 montre schématiquement un servomécanisme dont le premier étage est constitué par une servovalve selon l'invention, celle-ci étant représentée en perspective et en coupe et contrôlant l'alimentation en fluide sous pression d'un vérin constituant le second étage du dispositif; - La figure 2 est une vue en coupe de la servovalve de la figure 1, prise selon la ligne 2 - 2, - et la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne 3.- 3 de la figure 2 qui montre la conformation des passages utilisés pour l'acheminement du fluide sous pression. Le système asservi 10 représenté à la figure 1 des dessins se compose d'un premier étage 12 et d'un second étage 14. Le premier étage 12, qui constitue la valve de commande proprement dite, reçoit un signal d'entrée et délivre un signal de sortie correspondant au second étage 14 en vue de lui faire actionner un mécanisme récepteur. Dans un dispositif connu de l'état de la technique, le premier étage est associé à un tiroir de valve qui contrôle lui-même l'alimentation en air comprimé d'un moteur. Le fonctionnement de ce moteur est signalé en retour à un dispositif central de commande et, lorsque l'effet obtenu correspond au signal d'entrée, l'alimentation du moteur en air comprimé se trouve suspendue. La servovalve 12 selon l'invention comporte un boitier 16 qui délimite une chambre intérieure 18. Dans ce bottier 16 sont disposées parallèlement l'une à l'autre deux parois latérales 20 et 22 qui sont assemblées par l'intermédiaire de boulons 24 et 26 ou de toute aUtre manière appropriée. Comme le montrent les figures 1 et 2, les parois latérales 20 et 22 sont écartées l'une de l'autre par une entretoise 28. Les deux parois latérales 20 et 22 sont identiques, et, pour cette raison, seule sera décrite de façon détaillée la paroi 22. Lorsque cela sera nécessaire pour la compréhension de l'invention, les éléments constitutifs de la paroi 20 seront désignés par les mêmes repeères- numériques que ceux de la paroi 22 affectés d'un accent ('). La paroi latérale 22, ainsi que le montrent les figures 2 et 3 du dessin, est percée d'une ouverture centrale 30 qui la traverse de part en part et qui sert d'orifice d'admission pour le fluide sous pression, ainsi qu'il sera expliqué ci-après plus en détail. Un premier orifice de distribution 32 en forme d'arc de cercle est disposé concen- triquement d'un côté de l'orifice central 30, et un second orifice de distribution 34 analogue est disposé concentriquement et symétriquement de l'autre côté de ce même orifice central. Le premier orifice de distri- bution 32 est relié à un premier orifice de sortie 38 formé dans l'entretoise 28 par l'intermédiaire d'un passage 36 dans la paroi latérale 22 et d'un passage 37 dans l'entretoise 28. Ce premier orifice de sortie 38 est relié à une première chambre 40 du vérin 14 constituant le second étage du sytème par l'intermédiaire d'un conduit 42. De façon correspondante, le second orifice de distribution 34 est relié à un second orifice de sortie 46 formé dans l'entretoise 28 par un passage 44 de la paroi latérale 22 et un passage 43 de l'entre- toise 28. Ce second orifice de sortie 46 est relié lui-m&me à une - seconde chambre 48 du vérin 14 par un conduit 47. La chambre intérieure 18 communique avec l'atmosphère environ- nante par une ouverture 50 ménagée dans le boîtier 16 de la servovalve. Un élément mobile de valve constitué d'un levier 52 muni d'une partie cylindrique 54 à l'une de ses extrémités, est fonctionnellement associé à la paroi latérale 22 par l'intermédiaire d'un pivot 56 à frottement réduit tel par exemple que celui décrit dans les brevets des U.S.A. Nos 3. 807 029 et 3.813 089. La partie cylindrique 54 est limitée par une première face 58 et par une seconde face 60. Une cavité en forme d'alésage 62 s'étend de la première face 58 à la seconde face 60. Le pivot 56 est placé de manière à ce que cette cavité 62 se trouve alignée avec les orifices d'admission 30 et 30' formés respectivement dans les parois latérales 22 et 20. Deux ressorts alignés 63 et 64 associés respectivement à des moyens de réglage 66 et 68 agissent sur le levier pivotant 52 de manière à placer sa cavité 62 dans l'alignement des orifices d'admission 30 et 30' en l'absence d'un signal d'entrée. L'orifice d'admission 30 est relié en permanence à une source de fluide sous pression. Un bouchon 70 empêche ce fluide sous pression de s'échapper à travers l'orifice 30'. Par ailleurs, les faces 58 et 60 glissent respectivement contre les parois latérales 20 et 22, ainsi que représenté à la figure 2 des dessins, ceci de manière à isoler la cavité 62 de la chambre 18. Il en résulte que, lorsque le levier occupe sa position neutre, le fluide sous pression est retenu à l'intérieur -de la cavité 62. Les forces qu'exerce le fluide sous pression de part et d'autre de la partie cylindrique du levier sont égales et opposées, de manière à fournir la condition d'équilibre recherchée. Des projections 72 et 74 forment saillies de part et d'autre du levier pivotant 52. Ces projections viennent en butée contre le boîtier 16 de manière à limiter le déplacement angulaire du levier 52 autour de son pivot 56. Le vérin 14 constituant le second étage -du système comprend un cylindre 76 pourvu d'un premier orifice d'entrée 78 par lequel le fluide sous pression provenant du conduit 42 peut entrer dans la chambre , et d'un second orifice d'entrée 80 par lequel le fluide sous pression provenant du conduit 47 peut entrer dans la chambre 48. Les chambres 40 et 48 sont séparées l'une de l'autre par un piston 82 associé à deux tiges 84 et 86. Ces tiges 84 et 86 qui dépassent hors du cylindre 76 sont de même taille, et de la sorte, le piston 82 présente une même surface effective aux deux chambres 40 et 48. La tige 86 se termine par un palier 88 par l'intermédiaire duquel le vérin peut actionner un dispositif récepteur tel qu'une valve de purge, une commande de volet d'intrados, etc.. Le servomécanisme décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante: Une force d'entrée appliquée à l'extrémité 53 du levier pivotant 52 permet à celui-ci, une fois surmontée la force des ressorts de centrage 63 et 64, de tourner autour de son pivot 56 et de déplacer ainsi sa partie cylindrique 54 vers l'un des orifices de distribution tout en l'éloignant de l'autre, ce qui a pour effet d'établir une communication entre la source de fluide sous pression et le vérin 14. Si l'on.suppose par exemple que la force d'entrée appliquée à l'extrémité 53 du levier' 52 provoque le basculement de celui-ci autour de son pivot 56 dans le sens qui amène la cavité 62 de sa partie cylindrique 54 à l'alignement des orifices de distribution 32 et 32 ', le fluide sous pression est acheminé vers la chambre du vérin par l'intermédiaire des passaages 36, 36', 37, de l'orifice de sortie 38, du conduit 42 et de l'orifice d'entrée 78. En même temps que la cavité 62 vient à l'alignement des orifices de distribution 32 et 32', la partie cylindrique 54 de levier découvre les orifices de distri- bution 34 et 34', ce qui met en communication la chambre 48 du vérin avec l'atmosphère environnante par l'intermédiaire de l'orifice 80, du conduit 47, de l'orifice 46, des passages 43, 44, 44', de la chambre 18 et de l'orifice d'échappement 50. Le fluide sous pression étant admis dans la chambre 40 tandis que la chambre 48 communique avec l'atmosphère environnante, une différence de pression s'établit de part et d'autre du piston 82. Cette différence de pression agit sur le piston 82 en exercant une force qui est transmise par la tige 86 au palier 88 de manière à actionner le mécanisme récepteur. Lorsque l'effet obtenu par l'intervention du servomécanisme correspond à l'ordre que traduisait le signal d'entrée, celui-ci se trouve annulé et le ressort 63 agit sur le levier 52 pour ramener sa partie cylindrique 54 vers la position neutre entre les orifices de distribution 32, 32' d'une part, et 34, 34', d'autre part. Dans cette position, les forces exercées par le fluide sous pression sur la partie cylindrique 54 possèdent une résultante nulle. De la sorte, le levier 52 reste immobile jusqu'à ce qu'un nouveau signal d'entrée soit appliqué à son extrémité 53. On voit ainsi que les deux étages 12 et 14 du système asservi assurent l'amplification du signal d'entrée appliqué au premier d'entre eux de manière à permettre de commander le fonctionnement d'un mécanisme récepteur associé au second. REVENDICATIONS 1 - Valve de commande pour servomécanisme actionné par pression de fluide, comprenant un boîtier délimitant une chambre et pourvu d'un orifice d'admission relié à une source de fluide sous pression relativement élevée, d'un premier et d'un second orifices de distribution reliés respectivement aux orifices d'un dispositif asservi actionnable par pression de fluide, et d'un orifice d'échappement assurant une communication permanente entre ladite chambre et une source de fluide sous pression relativement basse telle par exemple que l'atmos- phère environnante, et un élément mobile de valve disposé dans cette chambre et conçu pour diriger le fluide sous pression parvenant par l'orifice d'admission vers l'un desdits orifices de distribution tout en mettant l'autre en communication avec la chambre en réponse à un signal d'entrée ayant pour effet de déplacer ledit élément de valve dans un sens ou dans l'autre à partir d'une position neutre ou position de repos vers laquelle il est normalement sollicité par des moyens élastiques, caractérisé par le fait que l'orifice d'admission (30), le premier (32) et le second (34) orifices de distribution sont tous formés dans la face plane d'au moins une paroi latérale (22) du bottier (16), et que l'élément mobile de valve se compose d'un levier (52) qui est monté pivotant dans un plan parallèle à celui de ladite paroi latérale et qui comporte une cavité (62) dont une extrémité ouverte glisse le long de la face de cette paroi, ceci de manière telle qu'elle se trouve alignée avec le seul orifice d'admission tandis que sont obturés les deux orifices de distribution lorsque le levier occupe sa position neutre, et qu'elle mette en communication l'orifice d'admission avec l'un des deux orifices de distribution tandis que l'autre débouche dans la chambre (18) lorsque ledit levier se trouve écarté dans un sens ou dans l'autre de sa position neutre. 2. Valve de commande selon la revendication 1, caractérisée par le fait que d'autre orifices (30',32',34') correspondant à et respectivement alignés et mis en communication avec l'orifice d'admission (30), le premier (32) et le second (34) orifices de distribution sont formés dans la face plane d'une seconde paroi latérale (20) disposée parallèlement à la première, que la partie du levier pivotant (52) qui inclut la cavité (62)possède une largeur sensiblement égale à la distance. séparant l'une de.l'autre les deux parois latérales (20,22), et que la cavité (62) s'étend dans toute cette partie du levier ceci de manière à s'ouvrir à ses deux extrémités. 3. Valve de commande selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que l'orifice d'admission (30) est de coutour circulaire tandis que le premier (32) et le second (34) orifices de distribution sont conformés en arc de cercle et sont disposés concentriquement et de part et d'autre de cet orifice d'admission circulaire, et que la cavité (62) est ménagée dans une partie du levier pivotant (52) qui est elle-même de forme sensiblement cylindrique. 4. Valve de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait qu'elle inclut en outre deux ressorts alignés (63,64) interposés entre le boîtier (16) et le levier pivotant (52) de manière à agir en sens opposés sur ce dernier et à le solliciter ainsi vers sa position neutre. 5. Valve de commande selon la revendication 4, caractérisée par le fait qu'à l'un au moins desdits ressorts (63,64) sont associés des moyens de réglage (66,68) permettant de faire varier sa précontrainte. - 6. Valve de commande selon l'une quelconque des Revendications 1 à 5, caractérisée par le fait qu'elle inclut en outre deux projections (72,74) formant saillie de part et d'autre du levier pivotant (52) et destinées à venir en butée contre le boîtier (16) de manière à limiter le mouvement dudit leviePen direction du premier (32) et du second (34) orifices de distribution respectivement.