Brevet FR2544444A1 — publié le 19841019

La présente invention concerne un distributeur électrohydraulique proportionnel à deux étages, avec un piston de commande constituant le second étage à deux faces actives chargées par une pression hydraulique pour sa translation dans un sens ou dans l'autre, et un étage pilote, constituant le premier étage pour la charge alternée des faces actives. On sait que par leurs caractéristiques techniques et leur prix, les distributeurs proportionnels occupent une position intermédiaire entre les distributeurs et les servodistributeurs. Des étages pilotes spéciaux de servodistributeur, fonctionnant par exemple avec un syste me buse palette, ne se trouvent pratiquement pas dans les distributeurs proportionnels. Des pilotages fonctionnant avec deux détendeurs de pression ou deux limiteurs de pression proportionnels sont par contre courants. Les pressions de commande varient proportionnellement aux signaux d'entrée électriques et déplacent le piston de commande par rapport aux ressorts de centrage. I1 n'y a pas dans ce cas d'accouplement forcé entre l'étage pilote et l'étage de commande.Des écarts risquent ainsi d'apparaître en fonction des influences du frottement et de modifications des ressorts, ne permettant une reproductibilité précise et une faible hystérésis que dans certaines conditions. L'invention vise à réaliser des distributeurs électrohydrauliques proportionnels à deux étages du type précité, de facon à produire entre l'étage pilote et l'étage de commande un accouplement qui élimine les influences de frottements ou de forces élastiques. La variation de la position du piston de commande en fonction des signaux d'entrée doit au choix être rigoureusement proportionnelle ou suivre une loi mathématique donnée. La réalisation doit être simple et présenter une grande sécurité de fonctionnement et une usure minimale. Selon une caractéristique essentielle de l'invention - le piston de commande est réalisé sous forme d'un piston asservi, fixe en rotation 9 mobile axialement et interagissant avec un piston pilote guidé dans un alésage dudit piston de commande; - le piston pilote tourne et présente des arêtes de commande inclinées par rapport à l'axe, et en particulier un filetage trapézoldal, lesdites arêtes commandant l'alimentation et l'éva cuation de l'alésage à la façon d'une commande à deux arêtes; - une des faces actives du piston de commande est chargée par une pression de commande sensiblement constante, tandis que la seconde face active, de surface double en particulier, est chargée par la pression commandée par le piston pilote; et - la rotation du piston pilote est produite par un moteur électri que pas à pas. Cette réalisation présente l'avantage d'être un système asservi, dans lequel la position du piston pilote tournant est déterminée avec précision par un nombre prédéterminé de pas du moteur pas à pas. Le piston de commande fonctionne alors en piston asservi, dont la position ne dépend plus du frottement ou de ressorts, mais uniquement de la précision des arêtes de commande. Selon une autre caractéristique de l'invention, le piston de commande est réalisé sous forme d'un piston étagé formant un espace annulaire, dont la face annulaire constitue la face active pour la pression de commande constante, tandis que sa face frontale plus grande, d'où part l'alésage pour le piston pilote, constitue la seconde face active, une liaison commandée par le piston pilote étant établie entre l'espace annulaire et l'alésage, et une seconde liaison commandée étant établie entre l'alésage et un système à pression inférieure. Selon une autre caractéristique de l'invention, le système à pression inférieure est un canal d'évacuation. Selon une autre caractéristique de l'invention, la liaison entre l'alésage et le système à pression inférieure est constituée par une douille comportant un trou borgne, emmanchée dans un alésage longitudinal, parallèle à l'alésage du piston de commande et dont l'enve- loppe est traversée par un alésage transversal affleurant la partie intérieure d'un second alésage transversal du piston de commande, qui coupe l'alésage longitudinal et l'alésage du piston de commande, tandis que la partie extérieure dudit alésage transversal est obturée par l'enveloppe de la douille. Selon une autre caractéristique de l'invention, le piston pilote est sorti avec étanchéité vers l'accouplement du moteur pas à pas et présente au droit du joint d'étanchéité un diamètre plus faible que dans l'alésage du piston de commande; et les forces résultant de cette différence de diamètre sont absorbées par un poussoir qui traverse axialement tout le piston de commande et prend appui sur une butée solidaire du corps. Selon une autre caractéristique de l'invention, le poussoir est encastré entre deux billes constituant la butée Selon une autre caractéristique de l'invention, un petiot piston d'étanchéité est disposé dans l'alésage du piston de commande, entre le piston pilote et le poussoir ou la bille. Selon une autre caractéristique de l'invention, un détendeur de pression est logé dans le corps et réduit la pression d'alimentation à une pression de commande constante. Selon une autre caractéristique de l'invention, le piston de commande est centré par des ressorts. Selon une autre caractéristique de l'invention, des ressorts centrent le piton pilote par rapport au corps de façon que, le piston de commande étant centré, toutes les ouvertures de commande présentent un recouvrement positif ou nul. Selon une autre caractéristique de l'invention, le centrage du piston pilote est assuré par deux ressorts spiraux fixés sur ledit piston, agissant en sens contraire, dont les extrémités s'appliquent sur une butée solidaire du corps et qui sont entraînés par un toc qu'un levier relie à un moyeu pouvant se fixer dans une position angulaire quelconque sur l'arbre du moteur pas à pas. D'autres caractéristiques et avantages -de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est la coupe d'un distributeur proportionnel selon l'invention; et la figure 2 représente schématiquement l'interaction du piston pilote et du piston de commande. Un piston de commande 4, réalisé en piston étagé, est mobile axialement mais fixe en rotation dans un alésage étagé 2 du corps 1, dans lequel il forme une chambre annulaire 3. Le piston de commande 4 comporte un centrage par ressorts qui, sur une position neutre, le centre de façon à isoler un orifice de pression P des orifices de récepteurs A et B, ainsi que ces derniers des orifices de bâche T. Les liaisons P-A et B-T ou P-B et A-T sont établies selon la translation. L'orifice de pression P est relié d'une façon non représentée à l'orifice d'alimentation P1 d'un détendeur de pression 6, dont la pression réduite constitue la pression de commande, et par une canalisation 7 à la chambre annulaire 3, où il charge en permanence une face active 8 du piston de commande 4. Ce dernier comporte un alésage axial débouchant 9, dans lequel est guidé un piston pilote 11, à partir de la face frontale constituant la seconde face active 10; ce piston pilote traverse la chambre de commande 12, sort du corps 1 avec étanchéité, puis est relié par un accouplement 13 à un moteur pas à pas 14. L'accouplement 13 et par suite le piston pilote 11 sont reliés à un ressort spiral 15, dont la butée démontable 16 se trouve sur le corps 1.Un autre ressort spiral 17, partiellement masqué sur la coupe, est également fixé mais agit en sens contraire. Un toc d'entraînement 18 est relié par un levier 19 à un moyeu 20, qu'une vis de blocage 21 permet de fixer par rapport à l'arbre 22 du moteur pas à pas 14 avec tarage du zéro. Selon le sens du mouvement, le toc d'entraînement 18 soulève une extrémité des ressorts spiraux 15 et 17 de la butée 16. Le toc 18 repose sans jeu entre les ressorts spiraux 15 et 17 quand ces derniers sont appliqués sur la butée 16. Le piston pilote Il est en contact dans l'alésage 9 avec un petit piston d'étanchéité 23, qui agit par l'intermédiaire d'une bille 24 sur un poussoir 25 et par l'intermédiaire d'une seconde bille 26 pour réaliser un appui sur le corps 1. Un levierradial 28 est relié au piston de commande 4 dans une chambre 27 et présente à son extrémité extérieure une fente 29, dans laquelleun tourillon 30, portant un excentrique 31, s'engage tangentiellement sans jeu. L'arbre 32 de l'excentrique 31 est monté dans lue corps et peut être fixé par un contre-écrou 33 vissé sur un filetage de l'arbre 32. Dans la zone d'interaction avec le piston de commande 4, le piston pilote 11 est muni d'un filetage trapézoïdal 34, dont les arêtes constituent des arêtes de commande inclinées.Un alésage transversal 35 relie la chambre annulaire 3 à l'alésage 9, dans lequel il est obturé par un filet du filetage trapézoïdal 34, l'arrête 36 constituant une arête de commande qui obture la liaison 35 ou la relie à la gorge 37 du filetage, qui aboutit à la chambre de commande 12. L'arête 38 en regard est également une arête de commande qui relie la gorge 38 à une autre liaison 39 débouchant-dans l'alésage 9 ou obture cétte dernière. La liaison 39 aboutit à un système à pression inférieure, c'est-à-dire en pratique à l'orifice d'évacuation T. Dans la réalisation selon figure 1, la liaison 39 est constituée par un alésage transversal présentant une partie intérieure et une partie extérieure 41, qui sont séparées par une douille 42 logée dans un alésage longitudinal qui coupe l'alésage transversal.La douille comporte un trou borgne 43 qu'un alésage transversal 44 relie à la partie intérieure 40. La partie extérieure 41 est obturée par l'enveloppe de la douille 42. Il va de soi pour l'homme de l'art que toute rotation du moteur pas à pas fait tourner le piston pilote 11, de sorte que les arêtes 36 et 38 ouvrent ou ferment alternativement les liaisons 35 et 39. Dans l'hypothèse d'un rapport d'environ 2/1 des faces actives 10 et 8, on obtient ainsi une commande à deux arêtes, le piston de commande suivant- les arêtes déplacées jusqu a ce qu'un recouvrement nul au moins soit atteint. La prédétermination des pas du moteur pas à pas 14 permet donc un positionnement très précis du piston de commande. Le préréglage des positions de repos s'effectue à l'aide du centrage par ressorts du piston pilote 11, cVest-à-dire par le positionnement du toc d'entraînement 18. Le réglage fin s'effectue ensuite par rota- tion de l'excentrique 31, qui permet de faire tourner le piston de commande 4 dans les deux sens, jusqu'à l'équilibrage entre le piston de pilote 11 et le piston de commande 4.Le contre-écrou 33 fixe ce réglage. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Distributeur électrohydraulique proportionnel à deux étages, avec un piston de commande constituant le second étage à deux faces actives chargées par une pression hydraulique pour sa translation dans un sens ou dans l'autre, et un étage pilote constituant le premier étage pour la charge alternée des faces actives, ledit distributeur étant caractérisé en ce que - le piston de commande (4) est réalisé sous forme d'un piston asservi, fixe en rotation, mobile axialement et interagissant avec un piston pilote guidé dans un alésage (9) dudit piston de commande; - le piston pilote (11) tourne et présente des arêtes de commande (36, 38) inclinées par rapport à l'axe (X-Y), et en particu lier un filetage trapézoïdal (34), lesdites arêtes (36, 38) commandant l'alimentation et l'évacuation de l'alésage à la façon d'une commande à deux arêtes;; - une des faces actives (8) du piston de commande (4) est chargée par une pression de commande sensiblement constante, tandis que la seconde face active (10), de surface double en particulier, est chargée par la pression commandée par le piston pilote (11); et - la rotation du piston pilote (11) est produite par un moteur électrique pas à pas (14). 2. Distributeur électrohydraulique proportionnel selon revendication 1, caractérisé en ce que le piston de commande (4) est réalisé sous forme d'un piston étagé formant une chambre annulaire, dont la face annulaire (8) constitue la face active soumise à la pression de commande constante, tandis que sa face frontale (10) plus grande, d'où part l'alésage (9) pour le piston pilote (11), constitue la seconde face active, une liaison (35) commandée par le piston pilote (11) étant établie entre la chambre annulaire (3) et l'alésage (9), et une seconde liaison (39) commandée étant établie entre l'alésage (9) et un système à pression inférieure. 3. Distributeur électrohydraulique proportionnel selon revendication 2, caractérisé en ce que le système à pression inférieure est un canal d'évacuation (T). 4. Distributeur électrohydraulique proportionnel selon une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la liaison (39) entre l'alésage (9) et le système à pression inférieure est constituée par une douille (42) comportant un trou borgne (43), emmanchée dans un alésage longitudinal parallèle à l'alésage (9) du piston de commande (4), et dont l'enveloppe est traversée par un alésage transversal (44) affleurant la partie intérieure (40) d'un second alésage transversal du piston de commande (4), qui coupe l'alésage longitudinal et l'alésage (9), tandis que la partie extérieure (41) dudit alésage transversal est obturée par l'enveloppe de la douille (42). 5. Distributeur électrohydraulique proportionnel selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le piston pilote (11) est sortie avec étanchéité vers l'accouplement (13) du moteur pas à pas (14) et présente au droit du joint d'étanchéité un diamètre plus faible que dans l'alésage (9) du piston de commande (4); et 3es forces résultant de cette différence de diamètre sont absorbées par un poussoir (25) qui traverse axialement tout le piston de commande (4) et prend appui sur une butée solidaire du corps. 6. Distributeur électrohydraulique proportionnel selon revendication 5, caractérisé en ce que le poussoir (25) est encastré entre deux billes (24, 26) constituant la butée. 7. Distributeur électrohydraulique proportionnel selon une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'un petit piston d'étanchéité (23) est disposé dans l'alésage (9), entre le piston pilote (11) et le poussoir (25) ou la bille. 8. Distributeur électrohydraulique proportibnnel selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un détendeur de pression (6) est logé dans le corps (1) et réduit la pression d'alimentation à une pression de commande constante. 9. Distributeur électrohydraulique propprtionnel selon unie quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le piston de commande (4) est centré par des ressorts. 10. Distributeur électrohydraulique proportionnel selon revendication 9, caractérisé en ce que des ressorts centrent le piston pilote (11) par rapport au corps (1) de façon que, le piston de commande (4) étant centré, tous les orifices de commande présentent un recouvrement positif ou nul. 11. Distributeur électrohydraulique proportionnel selon revendication 10, caractérisé en ce que le centrage du piston pilote (11) est assuré par deux ressorts spiraux (15, 17) fixés sur ledit piston, agissant en sens contraire, dont les extrémités s'appliquent sur une butée solidaire du corps et qui sont entraînés par un toc (18)- qu'un levier (19) relie à un moyeu (20) pouvant se fixer dans une position angulaire quelconque sur l'arbre (22) du moteur pas à pas (14).