Brevet FR2504705A1 — publié le 19821029

-1 La présente invention concerne un organe d'actionnement commandé électriquement et comportant un convertisseur ou transducteur piézoélectrique à compensation de température, se composant d'au moins une pile des disques piézo-électriques en oxyde. Des organes d'actionnement piézo-électriques sont caractérisés par de très courts temps d'actionne- ment, une faible consommation d'énergie, une bonne pré- cision de positionnement et des forces d'entraînement relativement grandes La faible course d'actionnement présente cependant un inconvénient dans certaines appli- cations, notamment dans des soupapes hydrauliques A cet égard, un inconvénient particulier concerne l'in- fluence de dilatations thermiques sur la précision de positionnement de l'organe d'actionnement. L'invention a pour but d'agencer un organe piézo-électrique d'actionnement commandé électriquement de telle sorte que, pour une faible longueur de struc- ture, on atteigne une course d'actionnement aussi grande que possible avec une grande précision de posi- tionnement, qui est sensible aussi peu que possible à des variations de température. Ce problème est résolu conformément à la pré- sente invention en ce qu'il est prévu en association au convertisseur ou transducteur un système mécanique à leviers de démultiplication de course se composant d'au moins un levier intégré à une plaque à faces planes parallèles, le ou les points d'application de force étant situés, à l'état repos, dans une position telle qu'il(s) affleure(nt) une des faces planes tandis que le ou les points d'utilisation en sortie de forces affleure(nt) l'autre face plane de la plaque. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la fig 1 est une vue en perspective d'un système à leviers à deux étages, et la fig 2 représente une vue en coupe d'un exemple de réalisation comportant un système à leviers à deux étages. Sur la fig 1, on a représenté en vue en perspective un système à leviers à deux étages qui est intégré à une plaque 7 à faces planes et parallèles. La plaque 7 et les leviers 8 a, 8 b, 9 forment une seule et même pièce, lesdits leviers étant placés l'un à c 8- té de l'autre en considérant la plaque axialement. Les leviers sont reliés à la plaque par l'intermédiaire d'articulations élastiques 10 a, 10 b, Il usinées dans la masse Les leviers 8 a, 8 b sont disposés symétrique- ment par rapport au levier 9 et ils forment le premier étage du système de leviers Le levier 9, qui constitue le second étage du système, est relié aux deux autres leviers 8 a, 8 b par l'intermédiaire d'un élément d'en- traînement 12 pouvant travailler en torsion Les points d'application des forces 13 a, 13 b sur les leviers 8 a, 8 b ainsi que le point 14 d'utilisation en sortie de force sur le levier 9 et la surface opposée 15 sont situés, à l'état normal, dans une position telle qu'ils affleurent les côtés frontaux de la plaque 7 Pour em- pêcher des torsions ou déformations indésirables lors de l'actionnement du levier, les points d'application de force 13 a, 13 b ainsi que le point d'utilisation en sortie de force 14 sont placés dans un plan commun qui passe par l'axe du système Celui-ci est orienté per- pendiculairement aux côtés frontaux de la plaque à faces planes et parallèles et il passe par le point de sortie de force 14 Les forces agissant sur le système de leviers ou émanant de celui-ci ont été désignées par des flèches Le mode de fonctionnement du système -3- de leviers va être décrit dans la suite en référence à un exemple de réalisation. Sur la fig 2, on a représenté en coupe une soupape hydraulique à billes qui est actionnée par effet piézo-électrique Sur une plaque de base commune sont fixés un convertisseur ou transducteur piézo- électrique 19 et, symétriquement par rapport à celui- ci, des éléments d'espacement 17, 18 La soupape hy- draulique à billes de type connu est disposée dans un bottier 29 Elle se compose d'une bille 22 actionnée par un poussoir 21, d'une autre bille 27 ainsi que d'une entrée de pression 26 reliée à un volume annu- laire 26 a, d'une sortie 28, pouvant être obturée par la bille 27 et reliée à un appareil de consommation ou d'utilisation, des canaux 24, 25 et 30 ainsi que d'un conduit de retour de fluide hydraulique 23 pouvant être obturé par la bille 22 Dans le boltier 29, il est pré- vu d'une part la plaque 7 à faces planes parallèles, à laquelle est intégré le système de leviers de manière que le point de sortie ou d'utilisation de force 14 du levier 9 soit situé sur le poussoir 21, et d'autre part l'organe piézo-électrique d'actionnement de manière que le convertisseur ou transducteur piézo-électrique 19 s'appuiesur les points d'application de force 13 a et 13 b des leviers 8 a et 8 b et sur la surface 15 du le- vier 9. Dans la position de repos représentée, la soupape à billes, c'est-à-dire la sortie 28 reliée à un appareil d'utilisation, est fermée La pression du flui- de hydraulique est transmise à partir de l'entrée 26 par l'intermédiaire du volume annulaire 26 a-et des ca- naux 25, 30, 24 de manière à appliquer la bille 27 contre son siège inférieur Simultanément la bille 22 est poussée vers le haut et elle ferme ainsi le conduit de retour 23 Lorsque le convertisseur ou transducteur -419 est excité électriquement, il se dilate vers le bas et exerce une pression sur les points d'application de force 13 a et 13 b des leviers 8 a et bb Les deux leviers 8 a et 8 b s'infléchissent vers le bas et ils entraînent, par l'intermédiaire des éléments d'entraînement 12, le levier 9 qui fait déplacer le poussoir 21 vers le bas et écarte ainsi la bille 22 de son siège La bille 22 s'applique contre le siège du trou 25 et interrompt l'écoulement se propageant du volume 26 a vers le vo- 1 C lume 30. Ainsi du fluide hydraulique peut s'écouler par le conduit de retour 23 de sorte que la pression dans le canal 24 est diminuée et que la bille 27 peut se déplacer vers le haut En conséquence l'orifice de sortie 28 de communication avec l'appareil d'utilisa- tion est ouvert de sorte que du fluide hydraulique peut s'écouler directement de l'entrée 26 jusqu'à l'appareil d'utilisation tant que le convertisseur piézo-électri- que est excité. Du fait que les leviers sont placés les uns à côté des autres, on obtient pour la plaque 7 une faible épaisseur, ce qui élimine complètement ou maintient à une valeur très faible les influences de la température sur le mode de fonctionnement de l'organe piézo-élec- trique d'actionnement En outre les éléments d'espace- ment 17 et 18 sont formés du même matériau ou bien ils sont soumis aux mêmes dilatations thermiques que le convertisseur piézo-électrique 19. Du 'fait de l'application du levier 9, dans sa position de repos, d'une part contre le convertisseur piézo-électrique 19 et d'autre part contre le poussoir 21, on obtient une position de repos bien définie qui ne varie également pas sous l'influence de fluctuations de température. RVE\fll UG' 10 MS 1 Organe d'actionnement commandé électri- quement et comportant un convertisseur piézo-électrique à compensation de température et se composant d'au moins une pile de disques piézoélectriques en oxyde, caractérisé en ce qu'il est prévu en association au convertisseur un système mécanique à leviers de démul- tiplication de course se composant d'au moins un levier ( 8 a, 8 b, 9) et intégré à une plaque ( 7) à faces planes parallèles, le ou les points d'application de force ( 13 a, 13 b) étant situés, à l'état de repos dans une position, telle que chacun d'eux affleure l'une des faces planes, tandis que le ou les points d'utilisation en sortie de forces ( 14) affleure chacun l'autre face plane de la plaque ( 7). 2 Organe d'actionnement selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que la plaque ( 7) et le ou les leviers ( 8 a, 8 b, 9) forment une seule et même pièce et sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'articulations élastiques (l Oa, l Ob, 11) usinées dans la masse. 3 Organe d'actionnement selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le système à leviers comporte une démultiplication à deux étages, les le- viers ( 8 a, 8 b, 9) étant placés l'un à côté de l'autre en considérant axialement la plaque et étant re- liés latéralement entre eux par l'intermédiaire d'au moins un élément d'entraînement ( 12) pouvant travailler en torsion. 4 Organe d'actionnement selon la revendi- cation 3, caractérisé en ce que les leviers ( 8 a, 8 b) d'un étage de démultiplication sont disposés de façon appariée et symétriquement par rapport au levier ( 9) de l'autre étage de démultiplication. Organe d'actionnement selon la revendi- cation 3, caractérisé en ce que les points d'applica- tion et d'utilisation en sortie de forces ( 13 a, 13 b, 14) sont situés dans un plan passant par l'axe dudit système à leviers de l'organe d'actionnement.