Brevet FR2640776A1 — publié le 19900622

HODULATFUR DE PRESSION PNEUMUIIQUE PROPORTIONNEL L'invention est relative à un modulateur de pression pneu viatique proportionnel à plage réglable, qui s'applique notamment pour la commande de l'embrayage d'un véhicule industriel. Etat de la technique Il existe de nombreux modulateurs de pression pneumatique tel que des servovalves pneumatiques, des systemes buse palette as servite, des générateurs digitaux analogiques de pression et des détendeurs à consigne électromagnétique. Il existe également de nombreux autres dispositifs utilisés pour résoudre des problemes d'instrumentation en laboratoire ou sur site industriel. Ces dispositifs connus présentent de nombreux inconvénients La pollution de l'air disponible a bord d'un véhicule (vapeur d'eau et d'huile, particules de rouille des réservoirs et canalisations, etc.) est incompatible avec le fonctionnement des appareils cités précédemment. La purification de l'air du réseau de bord entraInerait des coûts d'installation trop éle vers. Les appareils cités sont en général d'un coût incompatible avec une application sur un vehicule industriel. Les appareils cités ne sont pas capables de délivrer la puistance modulée dont nous avons besoin. Ceci est un probleme fondamental lié la conception de ces dispositifs. Le but de la présente invention est de proposer un modulateur de pression qui permette d'obtenir dans un circuit aval et notamment dans un vérin pneumatique, une pression pneumatique variant proportionnellement, ou selon une loi donnée, en fonction d'une consigne électrique de commande, cette pression pneumatique notant pas influencée par la dérive de la pression amont. Par ailleurs, la calibration du signal de consigne peut être modifiée par un réglage manuel. Selon un mode de réalisation de l'invention, le modulateur de pression pneumatique proportionnel ss plage réglable, notamment pour embrayage, comporte un détendeur, une valve relais, deux électrovalves du type 3/2 et un dispositif de commande carac térisE en ce que les deux électrovalves sont identiques et normalement ltéchappement de manière que ledit modulateur puisse fonctionner en deux iodes d'utilisation - un premier mode en tout ou rien, ce qui correspond aux phases de changement de rapport de botte de vitesses pour un embrayage, où les deux Électrovalves sont utilisées simultanément et de la meme manière comme seule électrovalve de section de passage double - un deuxième mode en modulation precise de la pression, ce qui correspond au contrôle progressif du couple transmis lors du demarrage pour un embrayage, où les deux électrovalves sont commandées par le meme signal périodique de même rapport cyclique l'un des signaux etant déphasé d'une demi-période par rapport a l'autre afin que les fondamentaux des ondes de pression émises vers la valve relais soient en opposition de phase et s'annulent mutuellement. Selon un mode de réalisation de l'invention, le modulateur de pression pneumatique comporte une électrovalve du type 2/2 située en aval des deux électrovalves 3/2 de manière que le dispositif de commande, lors d'une phase de consigne fixe, interrompe leur fonctionnement et simultanément assure la fer nature de ltélectrovalve afin de maintenir la pression dans la chambre de pilotage de la valve relais et que le dispositif de commande déclenche une remise en route automatique des 2 électrovalves avec ouverture de ltélectrovalve lors d'une phase de consigne fixe, pendant quelques périodes et après un certain temps de maintien pour tenir compte d'éventuelles fuites. Selon un rode de réalisation de l'invention, le modulateur de pression forme un seul bloc constitué par un carter avec couvercle ; le carter comportant dans sa partie inférieure la valve relais. et dans sa partie supérieure le détendeur avec les 2 électrovalves et le dispositif de commande disposés a l'extérieur du carter et a l'intérieur du couvercle ; l'ali- tentation se faisant par un orifice à la pression Pl, la sortie se faisant par un orifice 7 à la pression P2, l'échappement de la valve relais et du détendeur se faisant par une partie centrale. Le modulateur de pression selon l'invention présente ainsi l'avantage de combiner des éléments fiables dans un encombrement réduit, ce qui est essentiel pour un véhicule industriel. De plus, un trait important est que le système modulateur possede une fonction de transfert stable et peu dispersive d'un équipement a l'autre, ceci permet de l'inclure dans une boucle d'automatisme sans nécessiter un capteur in termediaire qui serait une source de coût et de perte de fiabilité. D'autres caractéri6tiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui suit le mode de réalisation donné à titre d'exemple en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est un schéma du modulateur de pression pneumatique selon l'invention, - la figure 2 est un schéma d'une variante de l'invention représentée sur la figure 1 - la figure 3 est une vue en coupe du modulateur selon l'invention - la figure 4 est une vue de dessus de la figure 3 ;; - la figure 5 est une vue semblable à la figure 4 correspondant à la variante de la figure 2 - la figure 6 représente les courbes de variation de la pression de pilotage en fonction du rapport de la durée d'admission A sur la période fixe du cycle - la figure 7 représente la variation du signal tension en fonction du temps pour les phases d'admission A et d'échappement E dans une période T d'une électrovanne 3/2 - la figure 8 représente la variation de la pression P4 en sortie de ltélectrovanne 3/2 en fonction du temps de la figure 7 - la figure 9 représente les variations du signal tension en fonction du temps pour les phases d'admission Al et A2 et d'échappement El, E2 de la première électrovanne (1ère E.V.) et de la deuxième électrovanne (2ème E.V.) et pour leur résultantes suivant l'invention - la figure 10 représente la variation de la pression P4 en fonction du temps en sortie des deux électrovannes correspondant à la figure 9 - la figure 11 représente les courbes de variation de la pression de sortie P2 du modulateur selon l'invention en fonction du signal de commande. L'appareil est constitue d'une valve relais 33 à gros débit dont la chambre 8 de pilotage pneumatique est reliée à 2 {lectrovannes 10 et 10' de type 3/2 admis6ion/échappement > lesquelles sont alimentée6 à l'amont par un détendeur 32 délivrant une pression constante quoique reglable. Par d lleurs, un circuit électronique, à partir d'une consigne électrique "simple" (tension, courant, etc.) genre un signal adapté pour les 2 électrovannes 10 et 10'. Extérieurement, l'appareil est constitué d'un corps l dans lequel débouchent les orifices d'alimentation en air 6 (pression amont Pi pouvant être variable) de sortie 7 à pression réglée P2, d'échappement 5 (muni d'un filtre) ; sur la partie supérieure du corps se trouve un couvercle 24 qui protege les électrovannes 10 et 10' et l'électronique 23. Celle-ci est alimentée par un câble électrique 25. La partie inférieure de l'appareil est une valve relais 33 qui réalise en 7 > avec un débit important, une pression P2 identique à la pression de pilotage P4 qui existe dans la chambre 8. Les éléments de cette valve relais 33 sont :un piston 2 d'equilibre de pression, un poussoir 3 à clapet 4 d'admission et d'échappement sur le dessus, un ressort de rappel 21 du poussoir 3. La chambre de pilotage 8 a une forme annulaire (partie centrale 9 de l'appareil à l'atmospbère). Au-dessus de la valve relais 33 se trouve un de tendeur 32 avec ses éléments, un piston 14 sur lequel agit un ressort 18 pre- contraint par la vis 19 et > par ailleurs, la pression de la chambre 13. Un poussoir 15 comporte un clapet 16 d'admission et d'échappement sur le dessus, un ressort 20 ramène le poussoir 15 en position admission fermée. Le piston 14 peut etre percé au centre. L'admission du détendeur 32 est reliée par un conduit 22 à la pression P1. Entre la sortie de la chambre 13 du détendeur et la chambre de pilotage 8 se trouvent les 2 électrovannes 10 et 10', branchées pneumatiquement en parallèle, comportant 2 positions : position admission, laissant passer l'air de la chambre 13 vers la chambre 8 par les trous 12 et 12' reliés à 13, 11 et 11' reliés à une préchambre reliée à 8 par un trou 27 et séparée de la chambre 8 par une paroi 28 ; position échappement laissant passer l'air de la chambre 8 vers l'échappement 26 par le trou 27 et par le trou 11 ou 11'. L'échappement 26 et 26' des électrovannes 10 et 10' est relié au canal central 9 d'échappement de l'appareil débouchant par l'orifice 5 d'échappement. Ce qui particularise l'appareil est, d'une part, l'agencement des éléments pneumatiques, notamment la valve relais 33 et le. détendeur 32 superposes, d'autre part, le procédé d'obtention d'une pression P2 proportionnelle à une consigne électrique qui commande les deux électrovannes 10 et 10'. Chaque électrovanne 10 ou 10' fonctionne en hachage où pendant une période fixe T, il y a une phase d'admission A et une phase d'échappement E, le rapport entre la durée d'admission et la période fixe étant variable. La pression donnée par le détendeur 32 ayant été choisie, chaque valeur du rapport 7 détermine un niveau moyen de pression P4 dans la chambre de pilotage 8. Le type de pilotage d'électrovanne par hachage se traduit malheureusement par des fluctuations de P4 importantes, dommageables pour la fiabilité. Le systeme décrit, pour corriger ce défaut, utilise la particularité que la 2ème électrovanne est commandée en hachage à la même fréquence mais déphasée d'une demi-période par rapport à la 1ère. La fréquence apparente du système est doublée par rapport à l'utilisation d'une seule électrovanne ou de 2 électrovannes synchrones et l'amplitude des fluctuations de la pression P4 fortement diminuée. L'électronique 23 ssociée à l'appareil est donc conçue pour commander, à partir d'un signal de consigne (tension, etc.), les deux Electrovalves 10 et 10' selon le procédé décrit. Le modulateur de pression pneumatique proportionnel à plage réglable, notamment pour embrayage, comporte ainsi un détendeur 32, une valve relais 33, deux électrovalves 10 et 10' du type 3/2 et un dispositif de commande 23. Les deux électrovalves 10 et 10' sont identiques et normalement à ltéchappement de manière que ledit modulateur puisse fonctionner en deux modes d'utilisation - un premier mode en tout ou rien, ce qui correspond aux phases de changement de rapport de botte de vitesses pour un embrayage, où les deux électrovalves 10 et 10' sont utilises simultanément et de la même manière comme une seule électrovalve de section de passage double - un deuxième mode en modulation précise de la pression, ce qui correspond au contrôle progressif du couple transmis lors du démarrage pour un embrayage, où les deux électrovalves 10 et 10' sont commandées par le même signal périodique de même rapport cyclique,l'un des signaux étant déphasé d'une demi-période par rapport à l'autre afin que les fondamentaux des ondes de pression omises vers la valve relais 33 soient en opposition de phase et s'annulent mutuellement. Le dé tendeur 32 incorporé à ce schéma a 2 avantages : - rendre le système et la pression réalisée P2 insensible aux variations de la pression amont P1. - changer la calibration de l'appareil par le réglage manuel de la pression détendue. Une variante de l'invention est un système identique mais avec un dispositif de maintien de pression sans consommation d'énergie. Dans le cas où l'utilisation de l'appareil comporterait des phases importantes où la consigne ne varie pas (ce qui dans le cas ci-dessus fait fonctionner sans arrêt les 2 électrovannes 10 et 10' au même rapport cyclique), il est prévu l'adjonction d'une 3ème électrovanne 31 du type 2/2, qui est située en aval des électrovannes 10 et 10' > entre la chambre où débouchent les trous 11 et 11' et le trou de communication 27 avec la chambre 8 par les trous 29 et 30. Le système est concu pour interrompre le hachage des 2 électrovannes 3/2 10 et 10' dès lors que la consigne n'a pas varié pendant un certain nombre de périodes, et pour commander simultanément la fermeture de l'électrovanne 2/2 31 afin de maintenir la pression P4 dans la chambre 8 de pilotage. On peut également prévoir, toujours pendant une phase de consigne fixe, une remise en route automatique du hachage à rapport constant pendant quelques périodes (avec ouverture de l'électrovanne 2/2) 31 apres un certain temps de maintien, pour tenir compte d'éventuelles fuites. kEVEXPICATIONS 1. Modulateur de pression pneumatique proportionnel à plage réglable, notamment pour embrayage, comportant un détendeur (32), une valve relais (33), deux électrovalves (10) et (10') du type 3/2 et un dispositif de commande (23) caractérisf en ce que les deux électrovalves (10) et (10') sont identiques et normalement à l'échappement de manier que ledit modulateur puisse fonctionner en deux modes d'utilisation - un premier mode en tout ou rien, ce qui correspond aux phases de changement de rapport de boite de vitesses pour un embrayage, où les deux électrovalves (10) et (10') sont utilisées simultanément et de la même manière comme une seule électrovalve de section de passage double - un deuxième mode en modulation précise de la pression, ce qui correspond au contrôle progressif du couple transmis lors du démarrage pour un embrayage, où les deux électrovalves (10) et (10') sont commandées par le meme signal périodique de même rapport cyclique, l'un des signaux étant déphasé d'une demi-période par rapport à l'autre afin que les fondamentaux des ondes de pression émises vers la valve relais (33) soient en opposition de phase et s'annulent mutuellement. 2. Modulateur de pression pneumatique selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une électrovalve (31) du type 2/2 située en aval des deux électrovalves (10) et (10') de manière que le dispositif de commande (23), lors d'une phase de consigne fixe, interrompe leur fonctionnement et simultanément assure la fermeture de l'électrovalve (31) afin de maintenir la pression dans la chambre (8) de pilotage de la valve relais (33). 3. Modulateur de pression selon la revendication 2 caractérisé en ce que le dispositif de commande (23) déclenche une remise en route automatique des 2 électrovalves (10) et (10') avec ouverture de l'électrovalve (31) lors d'une phase de consigne fixe. pendant quelques périodes et après un certain temps de maintien pour tenir compte d'éventuelles fuites. 4. Modulateur de pression selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il forme rm seul bloc constitué par un corps (1) avec pour couvercle (24) le corps (1) comportant dans sa partie inférieure la valve relais (33) et dans sa partie supérieure le détendeur (32) avec les 2 électrovalves (10) et (10') et le dispositif de commande (23) disposés à l'extérieur du corps (1) et à l'intérieur du couvercle (24) ; l'alimentation se faisant par un orifice (6) à la pression P1, la sortie se faisant par un orifice (7) à la pression P2, l'échappement de la valve relais (33) et du dé tendeur (32) se faisant par une partie centrale (9). 5. Modulateur de pression selon la revendication 4 caractérisé en ce que la valve relais (33) comporte un clapet (4) avec un poussoir (3) et son ressort de rappel (21) qui cooperent avec un piston (2) coulissant dans le corps (1) de manière à avoir une chambre de pilotage (8) annulaire ou règne la pression de pilotage P4 et disposée autour de la partie centrale (9). 6. Modulateur de pression selon la revendication 4 caractérisé en ce que le dé tendeur (32) a un piston (14) coulissant dans le corps (1) avec son ressort de rappel (18) de manière à avoir une chambre annulaire (13) autour d'un clapet (16) avec son ressort de rappel (20), ladite chambre (13) étant reliée par un conduit (22) à l'orifice (6), le piston (14) ayant un trou central. 7. Modulateur de pression selon les revendications 2 et 4 caractérisé en ce que ltélectrovalve (31) est disposée à ceté des électrovalves (10) et (10') à l'extérieur du corps (1) et à l'intérieur du couvercle (24). 8. Modulateur de pression selon la revendication 6 caractérisé cn ce que le ressort (18) coopere avec une vis (19) de réglage.