Brevet FR2630519A1 — publié le 19891027

La présente invention se rapporte à une servovalve de débit à commande électromagnétique, particulièrement bien adaptée pour asservir des actionneurs hydrauliques, par exemple, des actionneurs de commande de suspensions actives de véhicules de type hydraulique. I1 est connu qu'il est important pour la sécurité de marche d'un véhicule de pouvoir adaoter rapidement les caractéristiques géométriques, élastiques et d'amortissement des susDensions des véhicules aux situations routières particulières dans lesquelles le véhicule vient à se trouver successivement. A cet effet, on a étudié des suspensions actives dans lesquelles sont incorporés des actionneurs hydrauliques, par la commande desquels on peut influer sur les caractéristiques des suspensions, telles que la raideur, l'amplitude d'excursion, la garde au sol du véhicule, etc..Par exemple, en réglant le débit d'un fluide qui est envoyé sous pression à un actionneur et/ou déchargé de cet actionneur, on peut commander la vitesse d'actionnement de l'actionneur lui-même et, de cette façon, la rigidité de la suspension d'un véhicule lorsque cet actionneur fait partie de cette susoension. Pour la commande du fonctionnement d'un actionneur, on utilise normalement des soupapes ou valves de réglage du débit du fluide qui est envoyé sous pression à l'actionneur et/ou déchargé de cet actionneur. Ces appareils sont connus et ils sont du type à tiroir coulissant et effectuent une commande du débit qui est, soit discrète, c'est- > -dire une commande du type "tout ou rien" ou "marche-arrêt", soit du type continu. Dans le cas de la commande d'actionneurs qui font partie des suspensions de véhicules, on utilise des servovalves commandées par des actionneurs électromagnétiques, qui sont à leur tour commandés par des capteurs.La commande de la servovalve peut être directe, c'est-à-dire que les actionneurs électromagnétiques agissent directement sur le tiroir, et déterminent le ddslacement de ce tiroir en attirant les extrémités de ce dernier. Les déplacements du tiroir produisent l'ouverture et/ou la fermeture (ou le réglage par variation continue) d'orifices à travers lesquels un fluide sous pression entre dans l'actionneur et/ou sort de l'actionneur.Ou encore, l'actionneur électromagnétique règle la position d'un organe d'interception d'un circuit hydraulique ou pneumatique décommande secondaire, qui est alimenté par le circuit principal réglé oar le tiroir, et qui commande l'actionneur, en réglant de cette façon la pression dans le circuit de commande ; cette pression agit sur des surfaces solidaires du tiroir, en exercent ainsi sur ce tiroir une force capable de le déplacer de la distance voulue. Les servovalves du premier type, à commande directe, absorbent une grande quantité de courant électrique pour le fonctionnement des actionneurs électromagnétiques, ces servovalves sont encombrantes, et surtout, elles présentent des vitesses d'intervention insuffisantes, de sorte qu'il n'est pas possible d'adapter en temos utile les caractéristiques de la suspension a celles qui sont exigées par la situation de marche du véhicule.Les valves du deuxième type, à commande hydraulique, sont plutôt encombrantes, elles sont d'une construction généralement compliquée et, dans le cas où elles sont capables de commander des déplacements rapides et continus du tiroir, elles sont en outre d'un coût élevé, du fait qu'elles utilisent des électro-aimants à aimant permanent à expansion polaire et, à aimantation de llar- mature et de l'ancre dans lesquels l'ancre est reliée à l'organe de commande de la pression du circuit de commande. Le but de l'invention est de réaliser une servovalve de débit à commande électromagnétique, qui soit particulièrement bien adaptée pour effectuer la commande continue d'actionneurs de commande de suspensions acti ves, de type hydraulique, de véhicules, du type à commande électromagnétique indirecte, et qui soit dépourvue des inconvénients décrits, en ce sens qu'elle présente en particulier des temps d'intervention minimes, une consommation d'énergie électrique réduite, une grande simplicité et une grande économie de construction, ainsi qu'un encombrement réduit. Ce but est atteint par l'invention, qui est relative R une servovalve à commande électromagnétique, destinée à la commande d'un actionneur, du type qui comprend un tiroir mobile selon son axe de symétrie longitudinal et apte à couper une canalisation de commande dudit actionneur ; un circuit de commande hydraulique pour commander la position du tiroir, qui comprend des chambres respectives à volume variable connectées à une canalisation d'alimentation d'un fluide sous pression et délimitées par des surfaces respectives opposées solidaires dudit tiroir, et au moins deux buses opposées l'une à l'autre face à face, et qui relient lesdites chambres à une canalisation de décharge dudit fluide sous pression ; une palette mobile disposée entre lesdites buses et destine commander l'ouverture de ces buses ; et un dispositif électromagnétique destiné à déplacer sélectivement ladite palette vers lesdites buses, caractérisée en ce que ladite palette est réalisée en une matière ferromagnétique et en ce que ledit dispositif électromagnétique comprend, en combinaison, une paire d'électroaimants aptes à attirer directement la palette, lesquels électro-aimants sont montés parallèlement au tiroir et comprennent des noyaux respectifs coaxiaux, opposés face à face et séparés en position frontale par un intervalle, lesdites buses étant ménagées directement et coaxialement dans lesdits noyaux ferromagnétiques respectifs des électro-aimants, ladite palette étant montée en por te- > -faux, avec jeu, dans ledit intervalle qui sépare les noyaux des électro-aimants. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue en élévation en coupe d'une servovalve réalisée selon l'invention la figure 2 est une vue en coupe selon un plan de trace II-II de la valve de la figure 1 et qui montre schématiquement un actionneur commandé par cette valve. Sur les figures 1 et 2, on a indiqué dans son ensemble par 1 une servovalve de commande du débit d'un fluide qui sort d'un actionneur 2 ou qui y est introduit, cet actionneur pouvant être d'un type connu quelconque et étant, dans le cas considéré, un actionneur hydraulique du type à double effet. Cet actionneur comprend des chambres respectives 3 et 4, séparées à joint étanche au fluide par un piston coulissant 5 et qui peuvent être reliées sélectivement, par l'intermédiaire de la valve 1 et de canalisations de commande respectives 6 et 7, l'une à une canalisation 8 d'alimentation d'un fluide sous pression, par exemple d'huile sous pression, et l'autre à une canalisation de décharge 9 pour la décharge dudit fluide sous pression. Dans une forme de réalisation préférée, l'actionneur 2 fait partie d'une suspension active de véhicule de type connu et le fluide sous pression précité est produit. d'une façon connue par des moyens montés à bord du véhicule ou encore, par exemple, par une pompe propre à l'actionneur, connue et qu'on a omis de représenter pour simplifier le dessin. La servovalve 1 comprend une carcasse ou enveloppe 10 qui comprend à son tour un corps 11 et des couvercles de fermeture 12, 13 et 14 ; le corps Il est muni intérieurement des canalisations 8, 9, 6 et 7 t ces der nièces se prolongent ensuite à l'extérieur de la carcasse 10, pour atteindre l'actionneur 2, par exemple au moyen de raccordements flexibles. Dans le corps 11 sont en outre ménagées deux cavets cylindriques traversantes 16 et 18 disposées parallèlement, dont les extrémités opposées 19 pour l'une et 20 pour l'autre sont fermées à joint étanche aux fluides par des bouchons 21 et 22 ou par les couvercles 12 et 13 ; la cavité 18 est en outre accessible latéralement, à travers une fenêtre 23 fermée par le couvercle 14. La cavité 16 reçoit un tiroir coulissant 25, de type connu, et comprend deux- chambres terminales opposées 25, adjacentes aux extrémités 19 et délimitées par les bouchons 21 et par des surfaces terminales frontales respectives opposées 27 du tiroir 25, lesquelles sont munies de trous borgnes 28 ; ces chambres 26 sont par conséquent d'un volume variable, qui est fonction de la position axiale du tiroir 25 ; ce tiroir est normalement maintenu au milieu dans la cavité 16 par une tige élastique ou un ressort de rétro-action 29 enfilé transversalement dans le tiroir 25 et dans la carcasse 10 ; la cavité 16 comprend en outre, dans le cas particulier et non limitatif qui est représenté, une chambre centrale 30 traversée par la tige 29 et reliée à la canalisation 9 et deux paires opposées respectives de chambres 31 et 32, disposées entre la chambre centrale 30 et les chambres à volume variable 26 ; une première chambre 31 de chaque paire est connectée à la canalisation .dtalimenta tion 8 tandis qu'une deuxième chambre 32 de chaque paire est connectée à une canalisation de commande respective 6 ou 7 ainsi que, à travers des orifices opposés respectifs 33 et 34, commandés par le tiroir 25, avec la première chambre 31 qui lui correspond et avec la chambre centrale 30.En utilisation, la position axiale du tiroir 25 est commandée par la différence de pression r- gnant entre les deux chambres 26 et elle règle l'ouverture des orifices 33 et 34, en réglant par conséquent le débit de fluide sous pression qui est envoyé aux chambres 3 et 4 de l'actionneur 2 ou déchargé de ces cham bres. En effet, ces chambres sont sélectivement connec tées à la canalisation 8 ou à la canalisation 9 par le tiroir 25, selon que ce dernier se déplace à droite ou -à gauche de la position de milieu représentée sur la figure 1 ; dans la position du tiroir 25 qui est représentée, les orifices 33 et 34 sont tous fermés et l'actionneur 2 est par conséquent bloqué dans la position quelconque qu'il occupe. La cavité 18 comprend une chambre centrale 38 située entre les extrémités 20 et qui présente des dimensions supérieures à celles du reste de la cavité 18 dans culte chambre, qui s'étend sur toute la largeur de la fenêtre 23, s'étendent axialement en porte-à-faux, à partir de parties opposées, les extrêmitss opposées respectives 39 des bouchons 22, lesquelles sont réalisées en une matiore ferromagnétique et sont disposées coaxialement entre elles et face à face. Selon l'invention, les extromitos 39 portent extérieurement des enroulements électriques respectifs 40 connectés à des prises d'alimentation respectives 41 portées par le couvercle 14, extérieurement à l'enveloppe 10.Ces extrémités définissent ainsi les noyaux ferromagnétiques d'électro-aimants respectifs 42 qui sont disposés frontalement face à face et logés à l'intérieur de la chambre 38, ces électro-aimants étant composés effectivement par les noyaux 39 et par les enroulements 40 -respectifs ; les électroaimants 42 sont disposés parallèlement au tiroir 25 et séparés frontalement par un intervalle ou entrefer 43 dans lequel est montée en porte-à-faux et avec jeu latéral une palette 44 définie par une lamelle métallique flexible réalisée en une matière ferromagnétique ou, de toute façon, apte å être attirée par les électro-aimants 42.La lamelle ou palette 44 est disposée perpendiculairement aux bouchons 22 et elle s'étend en porte-à-faux à l'intérieur de la chambre 38, entre les bouchons 22, à partir du couvercle 14, qui la porte par un encastre- ment. Selon l'invention, en outre, les noyaux 39 sont munis intérieurement de buses respectives 45 formées coaxialement aux noyaux et coaxialement entre eux, et qui débouchent dans l'intervalle 45, dans une position qui fait face à la palette 44, ces buses étant définies par des trous axiaux respectifs de diamètre réduit qui sont pratiqués 9 travers les extrémités 39 des bouchons 22. Les buses 45 font partie, conjointement avec les chambres à volume variable 26, d'un circuit hydraulique de commande 50, de type connu, qui commande la position du tiroir 25. Ce circuit est alimenté par la canalisation 8 qui alimente aussi l'actionneur 2 qu'il s'agit de commander et il comprend, en dehors des buses 45 et des chambres 46, de l'intervalle 43 et de la palette 44, des conduits de liaison respectifs 51 qui relient les chambres 26 aux buses 45, et sont formés par des perçages pratiqués en partie dans les bouchons 22 et en partie dans le corps Il, et par des trous calibrés 52 respectifs, de diamètre réduit, pratiqués radialement à travers une paroi latérale du tiroir 25, au droit des trous borgnes 28 et des chambres 31, et qui sont aptes à mettre les chambres 31, dans lesquelles débouche la canalisation d'alimentation 8, en communication avec les chambres 26, à travers les trous 28. Le diamètre des trous 52 est choisi de manière à déterminer dans le fluide sous pression qui passe à travers ces trous une chute de pression capable de maintenir le circuit 50 à une pression inférieure à celle qui est présente dans la canalisation d'alimentation 8 et dans le circuit principal de commande de l'actionneur 2. Le circuit 50 est finalement complété par une liaison hydraulique, qu'on a omis de représenter pour simplifier, établie entre la chambre 38 et la chambre 30, qui permet de maintenir les buses 45 reliées à la canalisation de décharge 9 à travers une lumière définie par la distance en-tre ces buses et la pa lette 44. De cette façon, cette palette commande l'ouverture des buses 45 par sa position à l'intérieur de 1 'in- tervalle 43. En utilisation, une partie du fluide introduit dans la servovalve 1 par la canalisation 8 passe dans le circuit 50 à travers les trous 52 et est déchargée à. tra- vers les buses 45 ; si l'un des électro-aimants 42 est excité, par exemple, à travers un circuit électronique de commande, connu et non représenté pour simplifier, qui est muni de capteurs appropriés, la palette 44 est attirée vers I'électro-aimant excité et elle s'infléchit donc en se rapprochant de la buse 45 de cet électroaimant ;; la palette 45 vient alors obstruer partiellement et progressivement cette buse, dans une mesure d'autant plus grande que la tension d'alimentation de l!électro-aimant est plus grande, ou encore d'autant plus grande que l'attraction exercée par cet électro-aimant est plus grande. En même temps, la palette 45 s'éloigne de l'autre buse 44, c'est-a-dire de celle de 1'éîectro- aimant désexcité, en favorisant la sortie du fluide sous pression à travers ce dernier.Par conséquent, il se crée une différence de pression entre les deux chambres 26 (la pression augmente dans la chambre 26 reliée à la buse 45 obstruée par la palette 44 et, inversement, elle diminue dans l'autre chambre 26), ce qui détermine un déplacement du tiroir 25 qui est proportionnel à la différence de tension appliquée à l'électro-aimant excité, déplacement qui produit à son tour l'alimentation de l'une des chambres de l'actionneur 2 (et la décharge de l'autre chambre de ce même actionneur), avec un débit de fluide taré qui est fonction de la tension d'alimentation des électro-aimants 42.Lorsque l'excitation cesse, la palette 44 revient par élasticité à la position de repos représentée, dans laquelle est elle indéformée et entretient la même pression dans les deux chambres 26, de sorte que le ressort 29 est libre de ramener le tiroir 25 en position centrale dans la cavité 16, en bloquant ainsi l'actionneur 2 dans la nouvelle position qu'il a prise. Les avantages apportés par l'invention ressortent de façon évidente de ce qui a été décrit ; en effet, la servovalve 1 est en mesure d'envoyer vers un actionneur et/ou de décharger de cet actionneur un débit de fluide qui est une fonction précise dtune tension électrique ; il est donc évident qu'en réglant la tension d'alimentation des électro-aimants 42, on règle le débit envoyé à un actionneur et/ou extrait d'un actionneur et, par conséquent, la vitesse de son mouvement d'un autre côté, si l'on n'applique aucune tension, 1'ac- tionneur reste sensiblement bloqué dans la position dans laquelle il se trouve, si l'on fait abstraction des effets l'élasticité du fluide dont il est rempli. I1 est donc évident que la valve selon l'invention se prête bien à piloter des actionneurs qui font partie de suspensions actives de véhicules. La valve selon l'invention présente en outre une architecture très simple, elle est d'une réalisation facile et économique, d'un montage rapide, elle présente une consommation de courant électrique très réduite et, surtout, elle présente des temps d'intervention et un encombrement réduits, ce qui est dû, entre autres, au fait que, grâce à la structure décrite, on substitue aux électro-aimants utilisés dans les servovalves traditionnelles des électro-aimants à aimantation du noyau. Bien entendu, diverses modifications pourront être aDportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement 9 titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATLONS 1. Servovalve à commande électromagnétique, destinée à la commande d'un actionneur, du type qui comprend un tiroir mobile selon son axe de symétrie longitudinal et apte à couper une canalisation de commande dudit actionneur ; un circuit de commande hydraulique pour commander la position du tiroir, qui comprend des chambres respectives à volume variable connectées à une canalisation d'alimentation d'un fluide sous pression et délimitées par des surfaces respectives opposées solidaires dudit tiroir, et au moins deux buses opposées l'une à l'autre face à face, et qui relient lesdites chambres à une canalisation de décharge dudit fluide sous pression t une palette mobile disposée entre lesdites buses et destiné à commander l'ouverture de ces buses ; et un dispositif électromagnétique destiné à déplacer sélectivement ladite palette vers lesdites buses, caractérisée en ce que ladite palette (44) est réalisée en une matière ferromagnétique et en ce que ledit dispositif électromagnétique comprend en combinaison, une paire d'électroaimants (42) aptes à attirer directement la palette (44), lesquels électro-aimants sont montés parallèlement au tiroir (25) et comprennent des noyaux respectifs coaxiaux (39), opposés face à face et séparés en position frontale par un intervalle (43), lesdites buses (45) étant ménagées directement et coaxialement dans lesdits noyaux ferromagnétiques respectifs (39) des électro-aimants, ladite palette étant montée en porte-à- faux, avec jeu, dans ledit intervalle qui sépare les noyaux des électro-aimants. 2. Servovalve selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit tiroir (25) est destiné'8 mettre sélectivement en communication, en fonction de sua propre position axiale, lesdites canalisations d'alimentation (8) et de décharge (9) d'un fluide sous pression avec lesdites canalisations de commande (6, 7) dudit actionneur (2). 3. Servovalve selon une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que lesdites chambres à volume va rible (26) sont reliées à ladite canalisation d'alimentation (8) à travers des trous calibrés respectifs (52) de diamètre réduit, aptes à déterminer une chute de pression qui est capable d'entretenir dans ledit circuit hydraulique de commande (50) une pression inférieure à celle qui règne dans ladite canalisation d'alimentation (8). 4. Servovalve selon une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce qu'elle comprend une carcasse (10) à l'intérieur de laquelle sont ménagées lesdites canalisations d'alimentation et de décharge (8, 9), une paire de canalisations de commande (6, 7) pouvant être reliées à des chambres opposées (3, 4) d'un actionneur à double effet (2), et une paire de cavités cylindriques (16 et 18) disposées parallèlement et dans lesquelles sont logés ledit tiroir (25) et lesdits électro-aimants (42) une première (18) desdites cavités, qui renferme lesdits électro-aimants, comprenant une ch-ambre centrale (38) de plus grande largeur à l'intérieur de laquelle lesdits noyaux (39) s'étendent en porte- > -faux, en partant des côtés opposés, lesquels sont définis par des extrémités percées respectives de bouchons respectifs (22) insérés à joint étanche au fluide dans les extremités opposées respectives (20) de ladite -première cavité, et qui portent extérieurement des enroulements électriques respectifs (40) connectés à des prises respectives (41) portées extérieurement par ladite carcasse ; cette dernière supportant en porte-à-faux, à l'intérieur de ladite chambre centrale, et entre lesdits bouchons, ladite palette (44) qui est disposée perpendiculairement auxdits bouchons. 5. Servovalve selon la revendication 4, caracté risée en ce qu'une deuxième (16) desdites cavités, dans laquelle ledit tiroir (25) est monté coulissant, comprend lesdites chambres à volume variable (26), lesquelles sont formées aux extrémités opposées de ladite deuxième cavité (16) et sont délimitées dans la direction axiale par des surfaces terminales frontales opposées (27) dudit tiroir'(25) et oar des bouchons respectifs (21) insérés dans ladite carcasse, une chambre centrale (30) reliée à ladite chambre centrale (38) de ladite première cavité (18) et à ladite canalisation de décharge (9), et deux paires opposées respectives de chambres juxtaposées (31, 32), disoosées entre la chambre centrale et lesdites chambres. à volume variable, une première chambre (31) de chaque paire étant reliée à la canalisation d'alimentation (8), et une deuxième chambre (32) de chaque paire étant reliée a une desdites canalisations de commande (6, 7) ainsi que, à travers des orifices opposés respectifs (33, 34) commandés par ledit tiroir, à la première chambre (31) qui lui correspond et à ladite chambre centrale (30) de la deuxième cavité (16). 6. Servovalve selon la revendication 5, caractérisée en ce que lesdits trous calibrés (52) sont ménagés à travers une paroi latérale dudit tiroir, au droit de la première chambre (31) de chaque paire de chambres opposées (31, 32) de la deuxième cavité (16), et sont reliés auxdites chambres à volume variable t26) à travers des trous borgnes respectifs (28) pratiqués au droit desdites surfaces terminales frontales (27) du tiroir (25).