Brevet FR2573168A1 — publié le 19860516

Servovalve électrohydraulique à deux étages à retour mécanique La présente invention se rapporte à une servovalve électrohydaulique à retour mécanique comportant un premier étage hydraulique en pression, constitué par un potentiomètre hydraulique double comportant deux orifices fixes et deux orifices variables en sortie de buses qui sert à générer une pression différentielle, et un second étage hydraulique présentant un tiroir sur lequel agit la pression différentielle. Une servovalve électrohydraulique à deux étages tiroir centré par ressorts ou à retour mécanique comporte, pour le premier étage, un potentiomètre hydraulique double qui développe une pression hydraulique différentielle proportionnelle au signal électrique de commande. Ce premier étage pilote le second étage. Ce second étage est formé par une chemise et par un tiroir dont le déplacement, dans la chemise, est commandé par la pression différentielle agissant aux deux extrémités dudit tiroir. Le déplacement du tiroir génère des sections variables au passage du liquide hydraulique. La variation de la pression différentielle d'un premier étage de type courant est faite par une palette se déplaçant, sous l'action d'un organe moteur à commande électrique, entre deux buses de manière à réaliser deux orifices de section variable. Le signal électrique qui provoque le déplacement de la palette amène une augmentation de la section de passage d'un des orifices, et une diminution de la section de passage de l'autre orifice. Certaines servovalves à deux étages, dont le premier étage est du type buses-palette, présentent un retour mécanique d'asservissement qui est assuré par un ressort fixé à la palette et engagé dans une gorge du tiroir. Le déplacement du tiroir agit sur le ressort qui crée une force sur la palette, à l'encontre de la force générée par le signal électrique de commande. La course du tiroir est directement proportionnelle au courant électrique de commande. On a décrit dans le brevet français 2.488.951 une servovalve dans laquelle un transducteur à céramiques piézoélectriques réalise les orifices de sections variables à la sortie des buses. Le but de la présente invention est de réaliser une servovalve à deux étages hydrauliques et retour mécanique de conception rustique donc de faible prix et nécessitant une puissance électrique très faible. Ceci est obtenu par un premier étage à transducteur à céramiques piézoélectriques, un second étage et un retour mécanique d'asservissement entre le premier et le second étages. Le second étage peut être un étage en débit ou un étage en pression. Ce but est atteint par le fait que la servovalve comporte un bilame à céramiques piézoélectriques qui travaillent en flexion entre les buses de manière à contraler lesdits orifices variables, et un retour mécanique flexible qui relie une partie mobile du bilame et le tiroir. Selon une caractéristique le bilame est tenu en porte à faux dans le corps et le retour mécanique est formé par une partie du bilame dont l'extrémité libre est articulée au tiroir. Selon une autre caractéristique, le bilame est tenu en porte à faux dans le corps et le retour mécanique flexible est formé par un ressort rapporté solidaire de l'extrémité du bilame dans le prolongement de celuici. Selon une autre caractéristique, le bilame est tenu en porte à faux dans le corps et un retour mécanique est tenu en porte à faux dans le corps, un accouplement reliant l'extrémité libre du bilame audit retour mécanique. Selon une autre caractéristique, le bilame est de forme circulaire et tenu par au moins trois points d'appui et le retour mécanique flexible est tenu en porte à faux dans le corps, un accouplement situé entre la périphérie et le centre du bilame reliant le bilame au retour mécanique. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à des modes de réalisation donnés à titre d'exemples et représentés par les dessins annexés. La figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'une servovalve selon l'invention. Les figures 2 et 3 représentent chacune une forme de bilame à céramiques piézoélectriques utilisé dans la servovalve de la figure 1. La figure 4 représente, selon une vue analogue à celle de la figure 1, une variante de réalisation. La figure 5 représente, en coupe, un troisième mode de réalisation de la servovalve selon l'invention dans lequel le retour mécanique est rapporté. La figure 6 est une coupe selon V- V de la figure 5. La figure 7 représente, en coupe, un troisième mode de réalisation avec un retour mécanique rapporté. La figure 8 est une coupe selon VIII-VIII de la figure 7. La figure 9 représente en coupe un autre mode de réalisation de la servovalve. La figure 10 représente une servovalve avec second étage en pression. Les servovalves représentées par les dessins comportent deux étages hydrauliques. La servovalve comporte deux buses 11 et 12 qui sont disposées coaxialement dans le corps 2. Ces buses 11 et 12 sont alimentées en liquide hydraulique sous pression à travers deux orifices fixes (c'est-à-dire à sections constantes) repérés 13 et 14. Entre les buses 11 et 12 est dispo sé un bilame flottant 3 qui contrôle, en sortie des buses, des orifices variables. Le bilame est constitué de deux lames de céramique piézoélectrique fixées sur un support mécanique Elles présentent, sur leurs faces planes, des métallisations servant d'électrodes et elles sont fixées surle support métallique. Ces électrodes reçoivent des tensions électriques de signes opposés telles qu?il apparat un allongement dans une lame et une compression dans l'autre lame, ce qui induit une flexion. Sur le bilame 3, sont fixées, du côté des buses, des pastilles 31 qui protègent les métallisations de l'érosion due aux jets hydrauliques. Dans les modes de réalisation des figures 1 à 8, le bilame a une forme générale rectangulaire ou trapèzoîdale. Une extrémité du bilame est encastrée dans le corps de la servovalve. I1 est ainsi monté en porte-àfaux. Dans le mode de réalisation de la figure 9, le bilame de forme circulaire est maintenu en plusieurs points, 3 en principe, sur son pourtour. L'ensemble formé par les orifices fixes 13, 14, les buses 11 12 et par le bilame 3 constitue le premier étage de la servovalve. La servovalve comporte un tiroir 41 qui se déplace dans une chemise 42. Ce tiroir génère de manière usuelle, des sections de passage du liquide hydraulique. Les chambres 43 et 44 qui sont formées dans la chemise 42 aux extrémités du tiroir 41 sont connectées aux tronçons de conduite repérés 15 et 16, qui vont des orifices fixes 13 et 14 aux buses 11 et 12. Le tiroir 41 et la chemise 42 constituent le deuxième étage hydraulique de la servovalve. Dans les modes de réalisation des figures 1 à B, le bilame 3 est encastré par un côté, dans le corps de la servovalve de manière à être tenu en porte-à-faux entre les buses 11 et 12. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, le retour mécanique est constitué par une partie ou un prolongement 32 du bilame 3. Cette partie qui est flexible est pourvue à son extrémité d'éléments sphériques 6 qui sont engagés dans une gorge 411 du tiroir 41. L'articulation 6 reliant le tiroir au prolongement de bilame est située sur ltaxe de symétrie du bilame qui a une forme générale rectangulaire (figure 2) ou une forme générale trapèzoldale (figure 3). La métallisation du bilame s'étend sur une zone 33 allant de 11 encastrement jusqutà une ligne située entre les pastilles 31 et l'articulation 6. Cette zone métallisée 33 ne couvre pas le prolongement 32 assurant le retour mécanique.En variante, l'articulation 6 pourrait être décalée par rapport à l'axe de symétrie du bilame qui aurait alors une forme générale en équerre. Dans le mode de réalisation de la figure 4, le retour mécanique, repéré 5, est constitué par un ressort rapporté 5 fixé à l'extrémité libre du bilame 3. Ce ressort rapporté 5 qui est flexible est pourvu à son extrémité d'une sphère 6 engagée dans la gorge 411 du tiroir 41 de manière à permettre l'articulation. Dans le mode de réalisation des figures 5 et 6, le retour mécanique 5 est encastré dans le corps de la servovalve de manière à être tenu en porte-à-faux. Ce retour mécanique 5 est monté de manière que son axe de symétrie soit sensiblement orthogonal à l'axe de symétrie du bilame. Un accouplement relie l'extrémité libre du bilame au retour mécanique 5. Celui-ci est manoeuvré par l'extrémité libre du bilame 3 de manière que son plan de flexion soit perpendiculaire au plan de symétrie du bilame passant par les axes des buses. Le retour 5 qui est flexible est pourvu à son extrémité d'une sphère 6 qui est engagée dans une gorge 411 du tiroir et sert à l'articulation entre ces pièces. Dans le mode de réalisation des figures 7 et 8, le retour mécanique 5 est tenu en porte-à-faux par un encastrement dans le corps de la servovalve et présente à son extrémité une sphère 6 qui est engagée dans une gorge du tiroir et sert à l'articulation. Ce retour mécanique 5 qui est flexible s'étend de manière que l'articulation 6 soit située dans le plan de symétrie du bilame passant par les axes des buses. Le retour mécanique 5 qui est flexible est manoeuvré par l'extrémité libre du bilame. Des appuis 51 du retour 5 enserrent le bilame et assurent l'accouplement, dans les deux sens, de l'extrémité libre du bilame et du retour mécanique. Dans le mode de réalisation de la figure 9, le bilame 3 a une forme circulaire et ;1 est tenu par au moins trois points d'appui 7 qui en serrent ses deux faces, près de la périphérie. Le retour mécanique 5 qui est flexible est tenu en porte-à-faux par un encastrement dans le corps et présente à son extrémité une sphère 6 qui est engagée dans une gorge du tiroir et sert d'articulation. Des appuis 51 du retour 5 enserrent la bilame et assurent l'accouplement, dans les deux sens, du bilame et du retour mécanique entre la périphérie et le centre du bilame. Les modes de réalisation des figures 7 à 8 décrivent des servovalves à retour mécanique avec deuxième étage en débit. La figure 10 décrit une servovalve à retour mécanique avec deuxième étage en pression. La liaison entre le bilame et le tiroir 45 est réalisée selon l'une quelconque des technologies décrites en référence aux figures 1 à 9. Le fonctionnement est le suivant Si les tensions appliquées du bilame 3 sont égales, celui-ci occupe une position neutre pour laquelle les débits par les orifices variables formés en sortie des buses 11 et 12 sont égaux. Il en résulte l'égalité des pressions en amont des orifices variables. Si des tensions sont appliquées au bilame 3, il se produit un déséquilibre des pressions régnant dans les chambres 43 et 44. Le tiroir 41 est alors soumis à une force résultant de l'application sur la section droite de la différence de pressions. Le déplacement du tiroir 41 agit sur le retour mécanique 5 flexible lié au bilame. Le tiroir s'arrête lorsque l'équilibre des forces qui lui sont appliquées est réalisé. Les retours métalliques flexibles des modes de réalisation des figures 5 et 6 et 7 et 8 peuvent présenter une branche ou deux branches encadrant le bilame. REVENDICATlONS 1.- Servovalve électrohydraulique comportant dans un corps (2) un premier étage hydraulique constitué par un potentiomètre hydraulique double comprenant deux orifixes fixes (13, 14), deux orifices variables en sortie de buses (11, 12) générant une pression différentielle, et un second étage hydraulique présentant un tiroir (41) sur lequel agit la pression différentielle, caractérisée par le fait qu'elle comporte un bilame (33) formé de céramiques piézoélectriques qui travaillent en flexion entre les buses de manière à contrôler les dits orifices variables, et un retour mécanique flexible (32,5) qui relie une partie mobile du bilame (3) et ledit tiroir (41, 45). 2.- Servovalve selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le bilame (3) est tenu en porte-à-faux dans le corps (2) et que le retour mécanique est formé par une partie (32) du bilame dont l'extrémité libre est articulée au tiroir (41, 45). 3.- Servovalve selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le bilame (3) est tenu en porte-à-faux dans le corps (2) et que le retour mécanique flexible (5) est formé par un ressort rapporté solidaire de l'extrémité du bilame dans le prolongement de celuici. 4.- Servovalve selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le bilame (3) est tenu en porte-à-faux dans le corps et que le retour mécanique flexible (5) est tenu en porte-à-faux dans le corps et qu'un accouplement relie l'extrémité libre du bilame (3) audit retour mécanique (5). 5.- Servovalve selon la revendication 4, caractérisée par le fait que le retour mécanique (5) est monté de manière que son axe de symétrie soit sensiblement orthogonal à l'axe de symétrie du bilame (3). 6.- Servovalve selon la revendication 4, caractérisée par le fait que le retour mécanique (5) est monté de manière que son axe de symétrie soit sensiblement parallèle à l'axe de symétrie du bilame. 7.- Servovalve selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le bilame (3) est de forme circulaire et tenu par au moins trois points d'appui et que le retour mécanique flexible est tenu en porte-à-faux dans le corps (2), un accouplement (51) situé entre la périphérie et le centre du bilame reliant le bilame au retour mécanique.