Brevet FR2749617A1 — publié le 19971212

Dispositif de commande de réglage à grande vitesse L'invention concerne un dispositif de commande de réglage à grande vitesse, au moyen duquel notamment une soupape de réglage peut être actionnée et qui comprend une broche qui est déplaçable depuis une première position dans une seconde position. De tels dispositifs de commande de réglage à grande vitesse sont connus dans l'état de la technique. Des dispositifs de commande de réglage à faible temps de réglage sont utilisés dans différents domaines de la technique, notamment pour des soupapes de réglage. Des dispositifs pneumatiques de commande de réglage fournissent des temps de réglage dans la gamme de 50 à 100 ms. Cependant pour de nombreuses utilisations, par exemple dans la technique des fusées, des temps de réglage plus courts sont nécessaires. Dans l'état de la technique, on connaît également des dispositifs de commande réglage pyrotechnique, dans lesquels la force de réglage est obtenue au moyen de l'onde de pression qui apparaît lors de l'amorçage d'un mélange explosif chimique. De tels dispositifs de commande de réglage ne conviennent pas pour un fonctionnement continu. C'est pourquoi l'invention a pour but de créer un dispositif de commande de réglage à grande vitesse, qui possède de faibles temps de réglage et permette un fonctionnement en continu. Ce problème est résolu dans un dispositif de commande de réglage à grande vitesse mentionné plus haut grâce au fait que la broche est reliée à un piston, qui possède un fond inférieur et un fond supérieur, que le fond inférieur du piston peut être chargé, par l'intermédiaire d'une chambre inférieure de pression par un fluide sous pression, les forces de pression en direction du fond supérieur du piston agissant de telle sorte que, dans une première position, qui détermine la première position de la broche (90), le piston peut être retenu contre un dispositif de retenue par des forces magnétiques agissant en sens opposé des forces de pression, et que, lors de la suppression des forces magnétiques, le piston peut être déplacé par les forces de pression pour venir dans une seconde position, qui détermine la seconde position de la broche. L'avantage de la solution selon l'invention doit être vu dans le fait que l'on peut interrompre très rapidement les forces magnétiques, qui retiennent le fond du piston dans sa première position, et que l'on peut obtenir de ce fait de très brefs temps de réglage, qui peuvent être inférieurs à 5 ms. Pour obtenir un bref temps de réglage, il est notamment avantageux que, lorsque le piston a quitté la première position, la surface chargée en pression du fond inférieur du piston est accrue de sorte que le piston est soumis à une force de réglage plus intense. Il est avantageux que l'aire d'une surface du fond inférieur du piston, qui est chargée par le fluide de pression, soit commandée par le déplacement du piston. De ce fait, l'intensité de la force de pression, qui agit sur le fond inférieur du piston, est commandée et on peut obtenir de ce fait une optimisation de la force de réglage. Dans une forme de réalisation particulièrement simple du point de vue construction, une première surface du fond inférieur du piston peut être chargée par un fluide sous pression et une fois que le piston a quitté la première position, la première surface et une seconde surface peuvent être chargées par le fluide sous pression. De ce fait dans sa première position, dans laquelle il doit être retenu par des forces magnétiques, le piston est soumis à des forces de pression plus faibles, alors qu'après son écartement, lorsque les forces de pression sont responsables de la force de réglage, ces forces augmentent. D'une manière particulièrement simple du point de vue construction, on peut obtenir un accroissement de la surface chargée en pression après l'écartement du piston grâce au fait que l'aire de la surface, chargée par la pression, du fond inférieur du piston est déterminée, lorsque le piston est dans la première position, par une garniture d'étanchéité élastique dans le sens de la hauteur et disposée entre le dispositif de retenue et le fond inférieur du piston. Il est particulièrement avantageux que le dispositif de retenue soit relié, dans un état flottant, à un boîtier. De ce fait de faibles variations de longueur de la broche, provoquées par exemple par des variations de température peuvent être compensées. Dans le cas de l'utilisation par exemple en tant que broche de soupape, de telles variations de longueur peuvent entraîner des perturbations de fonctionnement, comme par exemple des défauts d'étanchéité. Il est avantageux que le montage flottant du dispositif de retenue comprenne une garniture d'étanchéité présentant une élasticité dans le sens de la hauteur et qui est logée entre le boîtier et le dispositif de retenue. Ceci garantit un soutien élastique pour le dispositif de retenue, qui inclut un système d'étanchéité à gaz. Si le dispositif de retenue est relié au boîtier par l'intermédiaire de ressorts Belleville, ceci garantit alors que des variations de longueur de la broche peuvent être compensées de façon simple. Dans une forme de réalisation avantageuse, la première surface du fond du piston comporte des inserts magnétiques. De ce fait les forces magnétiques produites par le dispositif de retenue agissent uniquement sur les inserts magnétiques, et le fond du piston peut être réalisé en un matériau léger, de sorte que la masse du fond du piston est réduite. Avantageusement le dispositif de retenue comprend un électroaimant, qui est disposé en vis-à-vis des inserts magnétiques. De ce fait on obtient une bonne action de force entre le fond du piston et l'électroaimant lorsque le piston est dans sa première position. Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse, l'électroaimant peut être débranché sans contact au moyen d'un circuit électronique, de sorte que les forces magnétiques peuvent être interrompues en un très bref intervalle de temps et que l'on peut obtenir de ce fait de très brefs temps de réglage. Il est avantageux que le fond du piston puisse être chargé par une pression, pour le transfert du piston de sa seconde position dans sa première position, de sorte qu'un fonctionnement du dispositif de commande de réglage à grande vitesse avec de faibles temps morts est possible. Avantageusement, la longueur de la broche reliée au piston est réglable par rapport au piston de sorte que le dispositif comporte une possibilité de réglage et qu'une utilisation universelle du dispositif de commande de réglage à grande vitesse est possible. En particulier, le dispositif selon l'invention convient pour son utilisation en tant que dispositif de commande de soupapes, auquel cas la broche reliée au piston forme une tige de soupape. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention; et - la figure 2 représente une vue en plan d'un exemple de réalisation d'un fond inférieur de piston. Un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention, qui est représenté sur la figure 1, comprend un boîtier 10, qui possède une première partie 12, qui est en appui sur une seconde partie 14. Dans la première partie 12 du boîtier, une cavité cylindrique 20 est formée entre une paroi 16 et un couvercle 18 du boîtier. Un fond 22 de la cavité 20, qui est tourné vers le couvercle 18 du boîtier, est formé par une extrémité supérieure de la seconde partie 14 du boîtier. La première partie 12 du boîtier et la seconde partie 14 du boîtier sont reliées par des vis 24 qui s'engagent dans la paroi 16 du boîtier. Dans la cavité 20 est logé un piston 26, qui est réalisé en un métal léger, par exemple de l'aluminium, et qui est déplaçable dans la direction axiale 28. Entre un fond supérieur 30 du boîtier et une face intérieure 32 du couvercle 18 du boîtier est formée une chambre supérieure de pression 34, au moyen de laquelle le fond supérieur 30 du piston peut être chargé par une pression. Entre un fond inférieur 36 du piston 26 et le fond 22 est disposée une chambre inférieure de pression 38, au moyen de laquelle le fond inférieur 36 du piston peut être chargé par un fluide sous pression. Entre le piston 26 et une face intérieure de la paroi 16 du boîtier est disposée, dans une enveloppe 40 du piston, une garniture d'étanchéité 42, de préférence sous la forme d'un joint torique, qui empêche le transfert de gaz entre la chambre supérieure de pression 34 et la chambre inférieure de pression 38. Sur le fond 22 est disposé un dispositif de retenue pour le piston 26, qui comprend un corps de logement 44 servant à loger un électroaimant 46. Le corps de logement 44 possède une première paroi 48, dont la face extérieure se raccorde à la face intérieure de la paroi 16 du boîtier. Entre une seconde paroi 50 du corps de logement 44, qui est située à une certaine distance d'un axe 52 du dispositif, et la première paroi 48 est formée une cavité annulaire, dans laquelle est logé l'électroaimant 46. Dans une variante de cet exemple de réalisation, plusieurs électroaimants 46 couplés entre eux dans un circuit, sont logés dans la cavité annulaire. Une partie de fond 54 du corps de logement s'étend au-delà de la face de la paroi 50, tournée vers l'axe 52, en direction de cet axe, en formant une surface d'appui. Le corps de logement 44 est retenu sur la seconde partie 14 du boîtier au moyen d'une bague de retenue 56, qui est disposée coaxialement à l'axe 52 sur le fond 22 et dont la paroi extérieure touche une paroi latérale, tournée vers l'axe 52, de l'élément de fond 54 du corps de logement 44. La bague de retenue 56 possède sur son extrémité tournée vers le couvercle 18 du boîtier, une bride 58 qui saillie au-delà de ses parois latérales en direction de la paroi 16 du boîtier. Un espace intercalaire 60 est formée entre la partie de fond 54 et la bride saillante 58 de la bague de retenue 56. La bague de retenue 56 est reliee à la seconde partie 14 du boîtier au moyen de vis 62, dont la tête 63 est située sur une extrémité supérieure de la bride 58. A cet effet la bride 58 et la partie de fond 54 ainsi que la seconde partie 14 du boîtier comportent des ouvertures alignées, des ouvertures aménagées dans la seconde partie 14 du boîtier comportant un filetage destiné à engrener avec les vis 26. Les paquets de ressorts Belleville 64, qui sont serrés dans l'espace intercalaire 60 compris entre une extrémité inférieure, tournée vers le fond 22, de la bride 58 de la bague de retenue 56 et la surface d'application de la partie de fond 54 veillent à ce que le corps de logement 44 soit relié à la seconde partie 14 du boîtier par l'intermédiaire de la bague de retenue 56. Le fond 22 possede une gorge 66 qui possède une forme en queue d'aronde en coupe transversale et dans laquelle est logée une garniture d'étanchéité 68 présentant une élasticité dans le sens de la hauteur et agencée par exemple sous la forme d'un joint torique. La gorge 66 est disposée de manière à être située en vis-à-vis de la partie de fond 54 du corps de logement 44 de sorte que ce dernier repose sur cette garniture d'étanchéité 68. La garniture d'étanchéité 68 empêche que le gaz ne passe entre le corps de logement 44 et le fond 22 pour pénétrer dans la zone située entre la garniture d'étanchéité 68 et la paroi 7 du boîtier. Grâce au soutien réalisé par la garniture d'étanchéité 68 présentant une élasticité dans le sens de la hauteur et grâce au maintien réalisé à l'aide des paquets de ressorts Belleville 64, on obtient un montage flottant du dispositif de retenue sur la seconde partie 14 du boîtier. Une première position 70 du piston 26 est déterminée par le fait que le fond inférieur 28 du piston s'applique contre l'extrémité du dispositif de retenue, tournée à l'opposé du fond 22. Le piston 26 possède, sur son fond inférieur 36, des inserts magnétiques 72, par exemple des inserts en fer, qui sont disposés de manière à être fixés en vis-à-vis de l'électroaimant 46, lorsque le piston 26 est situé dans sa première position 70. La hauteur dans la direction axiale 28 entre le fond supérieur 30 du piston et une face intérieure du couvercle 18 du boîtier de la chambre supérieure de pression 34 dans le cas o le piston 26 est dans sa première position 70, définit la course de déplacement du piston 26 et par conséquent la course de déplacement du dispositif de commande de réglage. Une seconde position 74 du piston 26 est déterminée par le fait que le fond supérieur 30 du piston s'applique contre la face intérieure du couvercle 18 du boîtier. Le fond supérieur 30 du boîtier comporte des évidements 76. Pour charger en pression le fond supérieur du piston, le couvercle 18 du boîtier comporte des ouvertures cylindriques 78, qui sont reliées à une porte (non représentée sur la figure) et par lesquelles un gaz, par exemple de l'air, peut être envoyé. Les évidements 76 aménagés dans le fond supérieur 30 du piston sont disposés de telle sorte que, lorsque le piston 26 est dans la seconde position 74, ces ouvertures sont situées en vis-à- vis des embouchures des ouvertures cylindriques 78 formées dans la cavité 18. Les inserts magnétiques 72 comportent, en vis-à-vis de la première paroi 48 du corps de logement 44, une rainure en queue d'aronde 80, dans laquelle est disposée une garniture d'étanchéité 82, présentant une élasticité dans le sens de la hauteur, par exemple sous la forme d'un joint torique. Cette garniture d'étanchéité 82 veille à ce que, lorsque le fond 26 du piston est retenu par les forces magnétiques entre les inserts magnétiques 72 et l'électroaimant 46, dans sa première position 70 contre le dispositif de retenue, aucun gaz, qui est utilisé comme fluide sous pression, ne peut pénétrer dans la zone située entre la face intérieure de la paroi 16 du boîtier et la garniture d'étanchéité 72. La garniture d'étanchéité 68 garantit que du gaz situé au-dessous du corps de logement 44 peut pénétrer dans la zone située entre la face intérieure de la paroi 16 du boîtier et la garniture d'étanchéité 82. De ce fait, la première surface 84 (figure 2) du fond inférieur 36 du piston peut être chargée en pression, le contour extérieur de cette surface étant déterminé par la garniture d'etanchéité 82. Sinon, on peut prévoir que la rainure 80 logeant la garniture d'étanchéité 82 soit disposée dans la première paroi 48 du corps de logement 44. Une douille de guidage 86 pour une broche 90 est reliée au piston 26. La douille de guidage 86 fait saillie au-delà du fond supérieur 30 du piston. Lors du déplacement du piston depuis sa première position 70 dans sa seconde position 74, la douille de guidage 86 est entraînée conjointement. La mobilité du piston 26 ainsi que de la douille de guidage saillante 86 dans la direction axiale 28 est possible à travers une ouverture aménagée dans le couvercle 18 du boîtier, qui sert de guide pour la douille de guidage 86. La broche 90 pourvue de l'axe 52 est montée dans la douille de guidage 86. A son extrémité supérieure, la broche 90 comporte une vis de réglage 92, qui s'engage dans un taraudage 94 de la douille de guidage 86. De ce fait, la broche 90 est reliée de façon fixe à la douille de guidage 86 et par conséquent au piston 26. Sous l'effet de la rotation de la vis de réglage 92, la longueur de la partie de la broche 90, qui fait saillie au-delà du fond inférieur 36 du piston, peut être modifiée par rapport au fond inférieur 36 du piston. La broche 90 est guidée dans une ouverture aménagée dans la bague de retenue 56 et dans une ouverture aménagée dans la seconde partie 14 du boîtier. Un boîtier cylindrique 96, dans lequel est disposée la broche 90, est relié à la seconde partie 14 du boîtier, coaxialement à l'axe 52. La broche 90 possède un premier élément de broche 98, sur l'extrémité inférieure duquel est disposé un second élément de broche 100, qui possède un diamètre supérieur à celui du premier élément de broche 98. Sur le second élément de broche 100 prend appui un troisième élément de broche 102 qui est agence sous la forme d'un tube creux. Un élément de guidage 104 pour la broche 90 est logé dans la seconde partie 14 du boitier. Sur le second élément de broche 100 est disposée une bague de retenue 106 en forme de L en coupe transversale, qui maintient une extrémité d'un soufflet 108. L'autre extrémité du soufflet 108 est retenue sur l'élément de guidage 104. Le soufflet 108 empêche que du liquide puisse pénétrer depuis le boitier 96 dans la cavité 20. La broche 20 est guidée dans le boîtier au moyen de son troisième élément 102, par des guides 110 qui sont disposés entre le tube creux du troisième élément de broche 102 et la paroi intérieure du boîtier 96. Les guides 110 peuvent également avoir une fonction d'étanchéité aux liquides. Dans une variante d'un exemple de réalisation, la broche 90 est une tige de soupape 112. La tige de soupape 112 pénètre dans un boîtier de soupape 114. Un canal 116 d'amenée pour un fluide est disposé dans le boîtier de soupape 114 en faisant un certain angle par rapport à une perpendiculaire à l'axe 52. Ce canal d'amenée 116 débouche dans un canal 118, qui s'étend dans la direction axiale 28. Au canal 118 se raccorde une cavité 120, au moyen de laquelle, lorsque la soupape est ouverte, le fluide peut pénétrer dans un second canal d'amenée 122, qui est décalé et parallèle au canal d'amenée 116. Sur l'extrémité de la tige de soupape 112, tournée à l'opposé de la vis de réglage 92, un plateau de soupape 124 est disposé sur le troisième élément de broche 102. Lorsque la soupape est fermée, la longueur de la tige de soupape 112 par rapport au fond inférieur 36 du piston est réglée à l'aide de la vis de réglage 92 de telle sorte que le plateau de soupape 124 ferme l'ouverture du canal 118 dans la cavité 120. Une bague d'appui 126 assure une étanchéité. La seconde partie 14 du boîtier possède une chambre 128 servant à loger un fluide sous pression et qui est reliée à une pompe produisant la pression (non représentée sur la figure) par l'intermédiaire d'une canalisation d'amenée 130 qui ressort du dispositif. Des canaux 132 relient l'extrémité de la chambre à gaz 128, tournée à l'opposé de la chambre inférieure de pression 38, à cette chambre inférieure de pression 38. De ce fait, le fond inférieur 36 du piston peut être chargé par un fluide sous pression. Lorsque le piston 26 est dans sa seconde position 74, le fond supérieur 30 du piston est chargé par une pression à l'aide des ouvertures 78. De ce fait le piston 26 se déplace depuis la seconde position 74 pour venir dans sa première position 70. Les inserts magnétiques 72 sont situés sur une extrémité supérieure de l'électroaimant 46. L'électroaimant 46 est activé et les forces magnétiques entre l'insert magnétique 72 et l'électroaimant 46 maintiennent le piston 26 dans sa première position 70 contre le dispositif de retenue. La charge en pression du fond supérieur 30 du piston est alors supprimée. Si le piston 26 est situé dans sa première position , le fond inférieur 36 du piston est chargé par une pression, les forces de pression agissant sur une surface 84, qui est limitée par les garnitures d'étanchéité 82. Les forces magnétiques, qui maintiennent le piston 26 dans sa première position 70, sont supérieures aux forces de pression agissant sur la surface 84 et par conséquent sur le piston 26. L'électroaimant, qui est relié par l'intermédiaire de canalisations 136 à un appareil de commande (non représenté sur la figure), qui possède un circuit électronique, est désactivé avec un temps de commutation qui notamment peut être inférieur à 5 ms. De ce fait, seules encore les forces de pression agissent sur le fond inférieur 36 du piston de sorte que le piston 26 est soumis à une force en direction du couvercle 18 du boîtier. Le piston 26 se déplace de ce fait en direction du couvercle 18 du boîtier jusqu'à ce qu'il atteigne sa seconde position 74. Dès que le piston 26 est écarté de sa première position 70, les forces de pression agissent sur la première surface 84 et une seconde surface 138 (figure 2) du fond inférieur 36 du piston. Dans la variante de l'exemple de réalisation, représentée sur les figures 1 et 2, la première surface 84 et la seconde surface 138 forment conjointement la surface complète du fond inférieur 36 du piston. Sous l'effet de la charge supplémentaire en pression de la seconde surface 138, après l'écartement, le piston est soumis à une force de pression accrue, ce qui permet d'obtenir une réduction de la durée de réglage. Sous l'effet du déplacement du piston 26 depuis sa première position 70 dans sa seconde position 74, la broche 90 est déplacée d'une première position dans une seconde position, ce qui a pour effet que dans la variante d'un exemple de réalisation, dans laquelle la broche 90 est une tige de soupape 112, le plateau de soupape 124 est écarté du canal 118 et par conséquent la soupape est ouverte. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande de réglage à grande vitesse, au moyen duquel notamment une soupape de réglage peut être actionnée, et qui comprend une broche qui est déplaçable depuis une première position dans une seconde position, caractérisé en ce que la broche (90) est reliée à un piston (26), qui possède un fond inférieur (36) et un fond supérieur (30), que le fond inférieur (36) du piston peut être charge, par l'intermédiaire d'une chambre inférieure de pression (38) par un fluide sous pression, les forces de pression en direction du fond supérieur (30) du piston agissant de telle sorte que, dans une première position (70), qui détermine la première position de la broche (90), le piston (26) peut être retenu contre un dispositif de retenue par des forces magnétiques agissant en sens opposé des forces de pression, et que, lors de la suppression des forces magnétiques, le piston (26) peut être déplacé par les forces de pression pour venir dans une seconde position (74), qui détermine la seconde position de la broche (90). 2. Dispositif de commande de réglage à grande vitesse selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après avoir quitté la première position (70), la surface, chargée par la pression, du fond inférieur (36) du piston est accrue. 3. Dispositif de commande de réglage à grande vitesse selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'aire d'une surface du fond inférieur (36) du piston, qui est chargée par le fluide sous pression, est réglée par le déplacement du piston (26). 4. Dispositif de commande de réglage à grande vitesse selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lorsque le piston (26) est dans la première position (70), une première surface (84) du fond inférieur (36) du piston peut être chargé par le fluide sous pression et que, une fois que le piston a quitté la première position (70), la première surface (84) et une seconde surface (138) du fond inférieur (36) du piston est chargée par le fluide sous pression. 5. Dispositif de commande de réglage à grande vitesse selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'aire de la surface (84), chargée par la pression, du fond inférieur (36) du piston est déterminée, lorsque le piston (26) est dans la première position (70), par une garniture d'étanchéité (82) élastique dans le sens de la hauteur et disposée entre le dispositif de retenue et le fond inférieur (36) du piston. 6. Dispositif de commande de réglage à grande vitesse selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de retenue est relié, dans un état flottant, à un boîtier (14). 7. Dispositif de commande de réglage à grande vitesse selon la revendication 6, caractérisé en ce que le montage flottant du dispositif de retenue comprend une garniture d'étanchéité, élastique dans le sens de la hauteur, disposée entre le boîtier (14) et le dispositif de retenue. 8. Dispositif de commande de réglage à grande vitesse selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de retenue est relié au boîtier (14) par l'intermédiaire de ressorts Belleville (64). 9. Dispositif de commande de réglage à grande vitesse selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le fond inférieur (36) du piston comporte des inserts magnétiques (72). 10. Dispositif de commande de réglage à grande vitesse selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif de retenue comprend un électroaimant (46), qui est disposé en vis-à-vis des inserts magnétiques (72). 11. Dispositif de commande de réglage à grande vitesse selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'électroaimant (46) peut être débranché sans contact à l'aide d'un circuit électronique. 12. Dispositif de commande de réglage à grande vitesse selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le fond supérieur (30) du piston peut être chargé par une pression pour le transfert du piston (26) de sa seconde position (74) dans sa première position (70). 13. Dispositif de commande de réglage à grande vitesse selon la revendication 12, caractérisé en ce que le fond supérieur (30) du piston comprend des logements (76) pour accroître l'efficacité de la charge en pression dans la seconde position (74). 14. Dispositif de commande de réglage à grande vitesse selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la longueur de la broche (90), qui est reliée au piston (26), est réglable par rapport au piston (26). 15. Dispositif de commande de réglage à grande vitesse selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la broche (90), qui est reliee au piston (26), forme une tige de soupape.