Brevet FR3026456A1 — publié le 20160401

La présente invention concerne une électrovanne piézo-électrique de distribution d'un fluide sous pression, ainsi qu'un procédé de commande de cette électrovanne. Il est connu de réaliser des électrovannes de distribution de fluide comportant un tiroir coulissant axialement afin d'établir différentes connexions entre des orifices extérieurs, réalisant des distributions particulières entre ces orifices. On peut en particulier prévoir des positions privilégiées du tiroir, réalisant différentes communications permettant d'alimenter par exemple un vérin 10 hydraulique ou pneumatique à double effet dans un sens ou dans l'autre. En particulier on peut distribuer un fluide hydraulique ou pneumatique. Ce type d'électrovanne est de manière connue généralement commandé par des électroaimants, présentant chacun un noyau central coulissant sous l'effet du courant électrique passant dans le bobinage dans un sens ou dans 15 l'autre, qui déplace le tiroir afin d'obtenir les différentes positions axiales. Toutefois ce type d'électrovanne n'a pas toujours la réactivité nécessaire pour obtenir des commutations très rapides entre les différentes positions du tiroir. De plus il est difficile d'obtenir de manière simple et économique des positions intermédiaires précises du tiroir de l'électrovanne entre les positions 20 privilégiées, donnant des ouvertures partielles des passages du fluide formant des restrictions assurant un contrôle du débit de ce fluide. Ce type de contrôle du débit peut permettre par exemple de régler la vitesse de coulissement d'un vérin, ou de rotation d'un moteur hydraulique ou pneumatique. 25 La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet une électrovanne de distribution de fluide, comportant un tiroir coulissant axialement dans un corps pour établir différentes connexions entre des orifices de ce corps, remarquable en ce 30 qu'elle comporte un actionneur présentant des éléments piézo-électriques qui réalisent le coulissement du tiroir. Un avantage de cette électrovanne de distribution est que l'actionneur du type piézo-électrique peut comporter une forte réactivité, donnant une dynamique importante au déplacement du tiroir. Elle permet aussi de limiter la consommation d'énergie et d'améliorer la précision de l'électrovanne de distribution de fluide. Ce type d'actionneur peut de plus facilement contrôler des positions intermédiaires du tiroir entre les positions privilégiées, permettant d'ajuster avec précision des débits du fluide. L'électrovanne de distribution selon l'invention peut comporter de plus une 10 ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, l'actionneur comporte plusieurs éléments piézo- électriques répartis angulairement autour de l'axe. On obtient ainsi une poussée axiale équilibrée sur le tiroir. 15 Avantageusement, l'actionneur comporte des plaques piézo-électriques disposées rad ialement, qui entraînent le tiroir par friction. Dans ce cas, chaque plaque comporte avantageusement des faces principales revêtues d'une couche métallique formant une électrode. Avantageusement, chaque plaque est pressée radialement vers le tiroir 20 par exemple par un ressort, ou encore par un élastomère, ou par tout moyen permettant de pré-contraindre chaque plaque. On obtient ainsi une pression de friction qui peut être facilement calibrée. Avantageusement, chaque plaque comporte sur sa face d'appui sur le tiroir, un bossage central réalisant cet appui. Le point d'appui sur le tiroir est 25 précis. Selon un mode de réalisation, l'actionneur piézo-électrique est disposé à l'intérieur d'un perçage axial du tiroir. Dans ce cas, avantageusement l'actionneur piézo-électrique est intégré dans la longueur axiale du tiroir. 30 Selon un autre mode de réalisation, l'actionneur piézo-électrique est disposé autour d'une partie cylindrique du tiroir. Cette électrovanne peut présenter un diamètre réduit. L'invention a aussi pour objet un procédé de contrôle d'une électrovanne présentant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, qui commande le déplacement du tiroir de manière à obtenir une position intermédiaire entre l'ouverture et la fermeture complète d'une connexion entre des orifices du corps. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une électrovanne selon l'invention, présentant un moteur intérieur ; - la figure 2 et une vue en coupe transversale suivant le plan de coupe II-Il de cette électrovanne ; - les figures 3a, 3b et 3c sont des vues en coupe axiale de cette électrovanne, présentant successivement une première alimentation, un 15 passage fermé et une deuxième alimentation ; - la figure 4 est une vue en coupe axiale d'une électrovanne selon l'invention, présentant un moteur extérieur ; - la figure 5 et une vue en coupe transversale suivant le plan de coupe V-V de cette électrovanne ; et 20 - les figures 6a, 6b et 6c sont des vues en coupe axiale de cette électrovanne, présentant successivement une première alimentation, un passage fermé et une deuxième alimentation. Les figures 1 et 2 présentent une électrovanne de distribution d'un fluide à moteur intérieur, comportant un corps 2 globalement circulaire disposé suivant 25 un axe principal, présentant un alésage recevant de manière ajustée avec une étanchéité, un tiroir 10 qui peut coulisser axialement entre deux positions d'extrémité. Le tiroir 10 comporte sur son contour extérieur une gorge annulaire 12 qui pour une position axiale médiane de ce tiroir, se trouve en face d'un orifice 30 central 4 du corps 2, et n'atteint pas deux orifices latéraux 6, 8 qui sont un peu décalés de chaque côté. Le tiroir 10 comporte un perçage axial le traversant, recevant un barillet fixe 14 raccordé sur le côté droit dans la vue en coupe axiale, à trois pattes de fixation 16 disposées à 1200, qui présentent chacune un perçage destiné à fixer l'électrovanne sur un support extérieur. La face transversale des pattes 16 située du côté droit, forme un plan d'appui recevant la plaque d'une carte électronique 18 comprenant des moyens de connexion 22, qui est fixée par des vis 20 sur le barillet fixe 14. La carte électronique 18 est reliée par des liaisons électriques à trois moteurs comportant chacun une plaque rectangulaire disposée radialement 24, 10 qui sont également réparties autour de l'axe suivant un angle de 120°. Chaque plaque 24 formée par un matériau piézo-électrique, comme un cristal ou une céramique, est recouverte sur ses deux faces principales par une couche métallique constituant une électrode d'alimentation électrique de ce matériau. Chaque plaque rectangulaire 24 comporte un grand côté disposé près de 15 l'axe de l'électrovanne, qui est pressé radialement vers l'extérieur par un ressort 26, afin d'appliquer un bossage central 28 de son grand côté extérieur opposé en appui sur le perçage interne du tiroir 10. On notera que l'actionneur est axialement entièrement intégré dans le tiroir 10, ce qui donne une longueur réduite à l'électrovanne. 20 Chaque moteur peut fonctionner en particulier comme présenté par le document WO-A1-2014008394, avec une excitation de la plaque 24 par un courant alternatif suivant une fréquence ajustée sur le premier ordre de résonance vibratoire de cette plaque afin d'obtenir sa vibration, et par friction un entraînement en translation du tiroir 10. 25 On dispose notamment d'une possibilité de commande du déplacement du tiroir 10 dans les deux sens, avec une dynamique élevée. De plus on a une possibilité d'ajustage précis de toutes les positions intermédiaires entre les positions privilégiées, donnant un réglage du débit sans utiliser de composant extérieur additionnel comme un limiteur de débit. 30 En option suivant la force axiale que l'on veut obtenir sur le tiroir 10, et la dynamique recherchée, on peut disposer dans le barillet fixe 14 une seule, deux ou trois plaques 24 formant chacune un moteur, afin d'additionner les différents efforts suivant les besoins. Dans le cas de l'utilisation d'un seul ou de deux moteurs, avantageusement on remplace alors les plaques absentes par des moyens de guidage et d'appui radiaux, comme un galet de roulement, qui vont donner des appuis radiaux équivalents aux plaques restantes 24. De cette manière on obtient un guidage axial du tiroir 10 rigoureux, et une somme d'appuis radiaux sur ce tiroir qui s'annulent sensiblement pour éviter des frottements. La figure 3a présente la position axiale gauche du tiroir 10, qui met en 10 communication l'orifice central 4 avec l'orifice gauche 6 pour obtenir un passage libre entre ces deux orifices. La figure 3b présente la position médiane du tiroir 10, qui isole complètement l'orifice central 4 par rapport aux orifices latéraux 6, 8. La figure 3c présente la position axiale droite du tiroir 10, qui met en 15 communication l'orifice central 4 avec l'orifice droit 8. L'étanchéité relative entre le tiroir 10 et le corps 2 est assurée dans ce cas par un ajustement précis. On peut en complément utiliser des moyens d'étanchéité dynamique souple, comme par exemple un élastomère recouvrant le tiroir 10, de manière à obtenir une étanchéité plus élevée. 20 Les figures 4 et 5 présentent une électrovanne à moteur extérieur, comportant un corps 2 allongé axialement comprenant ses trois orifices 4, 6, 8, recevant le tiroir 10 ne présentant pas de perçage axial, qui se prolonge du côté droit par une partie cylindrique 32 de section hexagonale. Une couronne fixe 30 entourant la partie cylindrique 32 du tiroir 10, 25 comporte des logements recevant les trois plaques 24 disposées rad ialement de manière similaire, avec une répartition égale. Chaque plaque 24 est pressée radialement vers l'intérieur par un ressort 26, afin d'appliquer son bossage central 28 sur un plat de la partie cylindrique 32 du tiroir 10. 30 D'une manière similaire les plaques 24 sont alimentées par un courant alternatif présentant une fréquence ajustée, afin d'obtenir une vibration de ces plaques, et par friction un entraînement en translation du tiroir 10. La couronne fixe 30 comporte du côté droit dans la vue en coupe axiale, des pattes de fixation 16 destinées à fixer l'électrovanne sur un support extérieur. La face transversale extérieure de ces pattes 16 forme un plan d'appui recevant la carte électronique 18, qui est fixée par des vis 20 sur la couronne fixe 30. On notera que l'électrovanne présentant le moteur extérieur autour du tiroir 10, comporte une longueur axiale plus importante que l'électrovanne à moteur intérieur, mais un diamètre réduit. La figure 6a présente la position axiale gauche du tiroir 10, qui met en communication l'orifice central 4 avec l'orifice gauche 6 pour obtenir un passage libre entre ces deux orifices. La figure 6b présente la position médiane du tiroir 10, qui isole complètement l'orifice central 4 par rapport aux orifices latéraux 6, 8. La figure 6c présente la position axiale droite du tiroir 10, qui met en communication l'orifice central 4 avec l'orifice droit 8. Les électrovannes présentées ci-dessus sont aussi appelées distributeurs 3/3, présentant successivement trois orifices, et trois positions privilégiées du tiroir. On peut en variante avec l'électrovanne suivant l'invention, réaliser des distributeurs comportant un nombre différent d'orifices, à partir de deux, et de positions privilégiées du tiroir. Dans tous les cas on conserve les mêmes avantages de réactivité de l'électrovanne, et de réglage précis possible des positions intermédiaires du tiroir. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus à titre d'exemple mais qu'elle comprend tous les équivalents techniques et les variantes des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons possibles. REVENDICATIONS1 - Electrovanne de distribution de fluide, comportant un tiroir (10) coulissant axialement dans un corps (2) pour établir différentes connexions entre des orifices (4, 6, 8) de ce corps, caractérisée en ce qu'elle comporte un actionneur présentant des éléments piézo-électriques (24) qui réalisent le coulissement du tiroir (10). 2 - Electrovanne de distribution selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'actionneur comporte plusieurs éléments piézo-électriques (24) répartis angulairement autour de l'axe 3 - Electrovanne de distribution selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'actionneur comporte des plaques piézo-électriques (24) disposées radialement, qui entraînent le tiroir (10) par friction. 4 - Electrovanne de distribution selon la revendication 3, caractérisée en 15 ce que chaque plaque (24) comporte des faces principales revêtues d'une couche métallique formant une électrode. 5 - Electrovanne de distribution selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que chaque plaque est pressée radialement vers le tiroir (10) par un moyen de pré-contrainte (26) de la plaque. 20 6 - Electrovanne de distribution selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que chaque plaque (24) comporte sur sa face d'appui sur le tiroir (10), un bossage central (28) réalisant cet appui. 7 - Electrovanne de distribution selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'actionneur piézo- 25 électrique est disposé à l'intérieur d'un perçage axial du tiroir (10). 8 - Electrovanne de distribution selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'actionneur piézo-électrique est intégré dans la longueur axiale du tiroir (10). 9 - Electrovanne de distribution selon l'une quelconque des 30 revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'actionneur piézo-électrique est disposé autour d'une partie cylindrique (32) du tiroir (10). 10 - Procédé de contrôle d'une électrovanne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il commande le déplacement du tiroir (10) de manière à obtenir une position intermédiaire entre l'ouverture et la fermeture complète d'une connexion entre des orifices du corps (2).5