Brevet FR2489436A1 — publié le 19820305

L'invention concerne d'une façon générale un dispositif de commande hydraulique pour moteur hy- draulique, et plus précisément un dispositif de commande hy- draulique s'utilisant en redondance ou en secours sur un système électrohydraulique d'aviation. Dans un système électro-hydraulique d'aviation, un signal électrique émis dans le poste de commande est transmis à une servo-soupape électro-hydrai4iqueiCette. servo- soupape électro-hydraulique commande une soupape primaire diri- geant dans les deux sens le fluide hydraulique alimentant un moteur hydraulique. Ce moteur hydraulique actionne à son tour une surface de commande de vol telle qu'un gouvernail ou un aileron de l'avion. En cas de panne de ce système électro-hy- draulique, une soupape de secours à commande mécanique dirige le débit de fluide alimentant le moteur hydraulique, de manière à assurer une manoeuvre de secours de la surface de commande de vol. Un tel système électro-hydraulique d'aviation est décrit dans le brevet USA no 4 138 088 donné ici dans son intégralité à titre de référence. L'invention a pour but de créer un dispositif de commande hydraulique nouveau et perfectionné plus particulièrement destiné à remplacer le dispositif de secours mécanique décrit ci-dessus, dans un système électroh3rdraulique d'aviatibn. A cet effet l'invention concerne un dispositif de commande hydraulique caractérisé en ce qu'il comprend un élément de renvoi, un élément de manoeuvre, un ressort agissant entre l'élément de renvoi et l'élément de manoeuvre, une surface disposée axialement sur l'élément de manoeuvre de manière à répondre à un signal de commande hydrau- lique pour déplacer l'élément de manoeuvre, et un dispositif monté sur l'élément de renvoi pour répondre à un signal de renvoi destiné à provoquer le déplacement de l'élément de renvoi, l'élément de manoeuvre étant porté par l'éilément de renvoi. Dans une forme préférée de réalisa- tion de l'invention, on utilise une tige de soupape de commande de secours pour alimenter le moteur hydraulique en fluide de secours circulant dans les deux sens. Un piston de manoeuvre de soupape de commande permet de déplacer la tige de soupape en 2 2489436 fonction des différences de pression de fluide de commande de secours appliquées des deux côtés du piston. Une liaison de renvoi reliée mécaniquement au moteur hydraulique comprend une boite-creuse dans laquelle peut glisser le piston de manoeuvre. Grâce à cEtte disposition, toute dérive du moteur hydraulique produit immédiatement le mouvement de la boite, du piston de manoeuvre et de la tige de soupape de commande de secours. Il en résulte que la tige de soupape envoie un débit de secours au moteur hydraulique de manière à corriger la dérive, sans retards causés par les forces de frot- tement existant entre la tige de manoeuvre et l'alésage dans lequel se monte le piston de manoeuvre. Quand le déséquilibre des forces appliquées des deux côtés du piston de manoeuvre est suffisamment grand pour surmonter les forces de frottement entre le piston de manoeuvre et l'alésage dans lequel il se monte, le piston de manoeuvre se déplace par rapport à la boite de manière à continuer d'actionner la tige de soupape pour compenser la dérive. Lorsque cette dérive a été corrigée, le piston de manoeuvre ramène la tige de soupape à sa position d'équilibre dans laquelle le débit d'alimentation du moteur hydraulique est coupé. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et qui se réfère à la figure unique ci-jointe représentant une vue de côté en élévation et en coupe d'un organe de manoeuvre de soupape de commande, et le schéma d'un système dans lequel peut s'utiliser cet organe de manoeuvre. En se référant maintenant plus en détail à la figure, le système de commande hydraulique comprend un moteur hydraulique 11, une soupape de commande 12 permettant d'alimenter dans les deux sens le moteur hydraulique 11, et un organe de manoeuvre de soupape de commande 14 permettant d'ac- tionner la soupape de commande 12. Le moteur hydraulique 11 est un moteur hydraulique redondant muni de cylindres 18 et 19 dans lesquels peuvent glisser des pistons 20 et 21. Une tige de piston 22 est reliée aux pistons 20 et 21 de manière à actionner une surface de commande de vol (non représentée) d'un avion. Les orifices 23, 24, 25 et 26 du moteur hydraulique sont reliés à la soupape de commande 12 par des conduites hydrauliques con- venables (non représentées), de manière à remplir ou vider les cylindres 18 et 19 de fluide hydraulique lorsque la soupape de commande 12 stécarte de sa position neutre ou position d'équili- bre. La soupape de commande 12 comprend un boitier 15, un manchon fixe 16, et une tige de soupape 17. Cette tige 17 est montée en glissement dans le manchon 16 et comporte un certain nombre de saillies et de rainures (non re- présentées) permettant, de façon classique, d'envoyer le fluide vers le moteur hydraulique 11 ou de le ramener en sens inverse. Par exemple les saillies et les rainures de la tige de soupape 17 peuvent être disposées de la même manière que celles de la tige de soupape à manoeuvre mécanique 31 représentée dans le brevet USA 4 138 088 mentionné ci-dessus. L'organe de manoeuvre de soupape de commande 14 comprend un carter 30 fixé au boitier de soupape de commande 15 par des boulons 31. Un piston de manoeuvre 32 est monté en glissement dans le carter 30 de manière à actionner la tige de soupape 17. Un élément de liaison universel à bille 33 est monté entre la tige 17 et le piston de manoeuvre 32 pour s'assurer que seules les forces agissant dans le sens longitudinal sont transmises entre ces deux éléments. L'élément de liaison à bille 33 utilise un élément en forme de coupelle et une bille, afin d'éliminer ainsi toute transmission de forces dans la direction radiale. Un ressort 37 agit entre le boitier 15 et l'élément de liaison 33 pour maintenir ce dernier contre le piston de manoeuvre 32 dans tous les cas. Les parties de boitier 15 et 30 sont de préférence en aluminium moulé et comportent des orifices de fluide 34 et 35 communicant avec des chambres de fluide sous pression 36 et 38 disposées des deux c8tés du piston de manoeuvre 32. Les orifices 34 et 35 établissent une différence de pression de part et d'autre du piston de manoeuvre 32 en recevant un signal de commande destiné à provoquer le déplacement du piston 32. Ce déplacement du piston 32 actionne la tige 17 de manière à commander le moteur hydraulique 11 comme décrit ci-après. L'organe de manoeuvre de soupape de commande 14 comprend également une liaison de renvoi 39 entre le moteur hydraulique 11 et le piston de manoeuvre 32. Ce déplacement du piston 32 actionne la tige 17 de manière à com- 4 2489436 mander le moteur hydraulique 11 comme décrit ci-après. L'organe de manoeuvre de soupape de commande 14 comprend également une liaison de renvoi 39 entre le moteur hydraulique 11 et le piston de manoeuvre 32. Cette liaison de renvoi détecte la position du moteur hydraulique 11 et transmet un signal de renvoi mécanique au piston de manoeuvre 32, ce signal étant proportionnel à la position correspondante. Cela permet d'obtenir un système en boucle fermée dans lequel un signal de commande indiquant une position voulue du moteur hydraulique 11, est transmis par les orifices 34 et 35 au piston 32, et dans lequel le piston 32 ramène la tige de soupape 17 à sa position neutre pour stopper tout mouvement ultérieur du moteur hydraulique 11 lorsque celui-ci a atteint cette position voulue. La liaison de renvoi 39 comprend un bras extérieur 40 relié mécaniquement à la tige de piston 22 du moteur hydraulique 11 par une liaison mécanique convenable 41. Le bras 40 est monté à l'extérieur du boitier 30 et se relie, par une tige transversale 42, à un bras intérieur 43. La tige 42 relie en pivotement les bras 40 et 43 au boitier 30, et se relie par une tige transversale 42 à un bras intérieur 43. La tige 42 relie en pivotement les bras 40 et 43 au boitier 30, de façon que le mouvement de pivotement du bras 40 provoque un mouvement de pivotement correspondant du bras 43. La liaison de renvoi 39 représentée sur la figure comprend également une boite 44. Cette boite 44 est constituée par un élément creux cylindrique en forme de coupelle, monté en glissement dans le boitier 30 et se reliant à l'etrémité inférieure du bras 43 de façon que le mouvement de pivotement de ce dernier provoque un mouvement longitudinal de va et vient de la boite 44. Cette boite 44 comporte un alé- sage 45 dans lequel peut glisser le piston de manoeuvre 32. Un ressort de renvoi 46 est également porté par la boite 44. Le ressort 46 est un ressort de compression agissant entre la boite 44 et le piston de manoeuvre 32 par l'intermédiaire de liaisons convenables 47 et 48 permettant de s'assurer que les forces mises en oeuvre entre la boite 44 et le piston de manoeuvre 32, ne sont transmises que dans le sens longitudinal. Les positions de la tige de soupape 17 et du piston de manoeuvre 32 représentées sur la figure, sont les positions d'équilibre. Dans ces positions d'équilibre la tige de soupape 17 bloque tout débit (à l'exception des fuites) allant ou'revenant du moteur 11, De plus, les forces des ressorts 37 et 46 s'équilibrent l'une l'autre et la différence de pres- sion produite par les orifices 34 et 35 de part et d'autre de la tige de manoeuvre 32 est nulle. On supposera, pour faciliter la description, que la force du ressort 37 est toujours de 22,7 kg car la tige 17 et la liaison 33 ne se déplacent que sur des distances longitudinales très courtes par rapport au boitier 15. Cependant, la force du ressort 46 varie de 4,54 kg à 45,4 kg lorsque les positions relatives de la boite 44 et du piston de manoeuvre 32 se déplacent à partir des positions indiquées sur la figure, comme cela sera décrit plus en détail ci-après. Quand on veut modifier la position du moteur hydraulique 11, les orifices 34 et 35 établissent une différence de pression prédéterminée entre les chambres 36 et 38, c'est à dire de part et d'autre du piston de manoeuvre 32. Cette différence de pression peut être produite par un calculateur à fluide (non représenté) ou par n'importe quelle autre source de fluide sous pression disponible. Dans cet exemple on supposera que la différence de pression est telle que la pression dans la chambre 36 située duc8té droit du piston de manoeuvre 32, soit plus faible que la pression dans la chambre 38 située du c8té gauche du piston 32. Cela produit un déséquilibre des forces appliquées au piston de manoeuvre 32 qui entraîne alors la tige de soupape 17 vers la droite. Ce mouvement vers la droite de la tige 17 envoie le débit de fluide vers les orifices 23 et 25, et le fait revenir des orifices 24 et 26 de manière à produire le mouvement de la tige 22 vers la gauche. Cela fait pivoter le bras extérieur 40 et le bras inté- rieur 43 dans le sens des aiguilles d'une montre, comme indiqué sur la figure, de manière à entraîner la boite 44 vers la gauche par rapport au piston 32. Le mouvement vers la gauche de la boite 44 diminue la poussée du ressort 46 et permet au piston de manoeuvre 32 de revenir vers la gauche à sa position d'équilibre représentée sur la figure, de façon que la tige de soupape 17 revienne à sa position dtéquilibre pour couper le débit de fluide allant ou revenant du moteur hydraulique 11 lorsque celui-ci a atteint la position définie par la différence 6 2489436 de pression entre les orifices 34 et 35. Dans cette nouvelle position d'équilibre, le bras intérieur 43 doit tourner dans le sens des aiguilles d'une montre à partir de la position indiquée sur la figure, et la force du ressort 46 doit être inférieure à la force de 22, 7 kg du ressort 37 pour équilibrer la diffé- rence de pression imposée de part et d'autre du piston 32. Dans le cas ou le moteur hydraulique 11 commence à dériver vers la droite à partir de la position définie par la différence de pression de part et d'autre du piston 32, la-tige 17 quitte immédiatement sa position d'équi- libre pour compenser cette dérive, sans retard du à des forces de frottement. Cela résulte du fait que cette dérive vers la droite du moteur hydraulique 11 produit un pivotement dans le sens des aiguilbs d'une montre des bras 40 et 43, ce mouvement de pivotement produisant un déplacement vers la gauche de la boite 44. Comme le piston 32 est porté par la boite 44, ce piston 32 se déplace vers la gauche avec la boite 44 en entrai- nant la tige 17 vers la gauche. Le mouvement vers la gauche de la tige 17 dirige le débit de fluide vers les orifices 24 et 26, et le ramène des orifices 23 et 25, en commençant ainsi à entraîner la tige 22 vers la gauche pour compenser la dérive vers la droite. Cela fait tourner les bras 40 et 43 en sens inverse des aiguilles d'une montre, comme indiqué sur la figure, pour augmenter la force du ressort 46 sur le piston 32 et permettre à ce dernier et à la tige 17 de revenir en position d'équilibre. Quand on doit utiliser la commande hydraulique représentée sur la figure, en commande de secours d'un système électro-hydraulique tel que celui du brevet USA 4 138 088 mentionné ci-dessus, la liaison mécanique de secours permettant d'actionner la soupape de secours mécanique 31 du brevet USA 4 138 088, est-supprimée et remplacée par le dispositif de commande hydraulique décrit ici. De plus ce dispositif décrit ici peut s'utiliser en dispositif de commande hydraulique de secours ou principal, dans un grand nombre d'autres systèmes hydrauliques divers. Le dispositif de commande hydrau- lique selon l'invention, représenté et décrit ici, permet d'obtenir un fonctionnement extrêmement stable et sans dérive du moteur hydraulique. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de commande hydrau- lique, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un élément de renvoi (43, 44), un élément de manoeuvre (32), un ressort (46) agissant entre l'élément de renvoi (43, 44) et l'élément de manoeuvre (32), une surface disposée axialement sur l'élément de manoeuvre (32) de manière à répondre à un signal de commande hydraulique pour déplacer l'élément de manoeuvre (32), et un dispositif (40) monté sur l'élément de renvoi (43, 44) pour répondre à un signal de renvoi destiné à provoquer le déplace- ment de l'élément de renvoi (43, 44), l'élément de manoeuvre (32) étant porté par l'élément de renvoi (43, 44). 2.- Dispositif selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'élément de renvoi (43, 44) comprend une cavité (45), cette cavité (45) et l'élément de manoeuvre (32) coopérant pour définir une chambre de:'fluide sous pression (38) d'un c8té de l'élément de manoeuvre. 3.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément de manoeuvre (32)- définit une autre chambre de fluide sous pression (36) de l'autre cté de l'élément de manoeuvre. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant un boitier, un élément de manoeuvre monté dans ce boitier, des moyens permettant de relier cet élément de manoeuvre à un dispositif destiné à être commandé par l'élément de manoeuvre, et un élément de renvoi monté dans le boitier, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un ressort (46) agissant entre l'élément de renvoi (43, 44) pour exercer sur l'élément de manoeuvre (32) une force dont l'amplitude varie avec la distance comprise entre cet élément de manoeuvre (32) et l'élément de renvoi (43, 44), l'élément de manoeuvre (32) définissant une chambre de fluide sous pression (38), un passage (35) communicant avec la chambre de fluide sous pression (38) pour fournir à celle-ci un signal de pression deécommande destiné à déplacer l'élément de manoeuvre (43, 44) par rapport à l'élément de renvoi (32), un dispositif de liaison (39, 40) étant relié à l'élément de renvoi (43, 44) pour déplacer celui-ci par rapport à l'élément de manoeuvre (32), cet élément (32) étant monté en glissement par rapport à l'élément de renvoi (43, 44). - Dispositif selon la revendi- cation 4, caractérisé en ce que l'élément de renvoi (43, 44) comprend une cavité (45) dans laquelle vient glisser l'élément de manoeuvre (32), et en ce que la chambre de fluide sous pres- sion (38) est définie en coopération par la cavité (45) et l'élément de manoeuvre (32)