Brevet FR3138674A1 — publié le 20240209

La présente invention concerne une soupape, de préférence une soupape continue comprenant un tiroir et une chemise de tiroir, dans laquelle le tiroir comprend une surface de commande et la chemise de tiroir comprend une ouverture, dans laquelle la soupape est configurée de sorte que la surface de commande puisse recouvrir l’ouverture, dans laquelle le tiroir peut être positionné de sorte que la surface de commande ne recouvre pas l’ouverture, au moins partiellement, dans laquelle la chemise de tiroir comprend une autre ouverture, dans laquelle la surface de commande peut recouvrir l’autre ouverture, dans laquelle le tiroir peut être positionné de sorte que la surface de commande ne recouvre pas chacune de l’ouverture et de l’autre ouverture, au moins partiellement. Figure à publier avec l’abrégé : Fig 1 Soupape et aéronef La présente invention concerne une soupape, de préférence une soupape continue comprenant un tiroir et une chemise de tiroir, dans laquelle le tiroir comprend une surface de commande et la chemise de tiroir comprend une ouverture, dans laquelle la soupape est configurée de sorte que la surface de commande puisse recouvrir l’ouverture, dans laquelle le tiroir peut être positionné de sorte que la surface de commande ne recouvre pas l’ouverture, au moins partiellement. Par exemple, pour contrôler des moteurs hydrauliques dans des aéronefs, comme sur une unité d’entraînement de volets/de becs, des blocs de commande équipés de soupapes ou de soupapes hydrauliques sont utilisés dans l’art antérieur. Ladite soupape, désignée par exemple « soupape de commande principale » (MCV), contrôle ou régule le flux de liquide hydraulique dans un bloc de soupape destiné, par exemple, à un moteur hydraulique. La illustre un schéma de principe dudit bloc de soupape B avec une soupape de commande principale prévue dessus et à l’intérieur pour un moteur hydraulique M relié au bloc de soupape B de l’art antérieur. Le bloc de soupape B comprend des conduites qui sont alimentées en liquide hydraulique par l’admission SU. Par le biais de l’évacuation RE, le liquide hydraulique et évacué du bloc de soupape B à nouveau, par exemple afin de fermer un circuit hydraulique de plus grande taille. De la même manière, le bloc de soupape comprend, par exemple, un port hydraulique POB destiné à d’autres consommateurs. La soupape de commande principale comprend un tiroir SL, dont le mouvement peut être utilisé pour contrôler l’alimentation en liquide hydraulique ou en pression hydraulique des conduites dans le bloc de déclenchement B. le tiroir SL est centré par un ensemble de ressort S. Le bloc de déclenchement B comprend trois soupapes électromagnétiques ou soupapes de déclenchement, Extend E, Retract R et Brake B, dans lequel, à l’aide des soupapes électromagnétiques E et R, le tiroir SL de la soupape de commande principale peut être placé dans la position correspondante en appliquant une pression d’alimentation aux conduites correspondantes. Le tiroir SL débloque ensuite les ouvertures dans une chemise de tiroir pour les conduites correspondantes. À l’aide de l’ensemble de ressort S et d’un déclenchement synchronisé des soupapes électromagnétiques E et R, le tiroir SL peut être maintenu dans des positions intermédiaires, c’est-à-dire en flottement, moyennant quoi certaines ouvertures dans la chemise de tiroir peuvent être définies, c’est-à-dire partiellement ouvertes, par exemple, et des débits définis peuvent être obtenus. La position du tiroir SL peut être déterminée par un transformateur différentiel LVDT. Cette mise en œuvre nécessite plusieurs soupapes électromagnétiques, un grand nombre d’étranglements et un ensemble de ressort complexe. Chaque soupape électromagnétique nécessite un courant de déclenchement relativement élevé. La mise en œuvre des conduites hydrauliques engendre un bloc de soupape relativement grand et, ainsi, lourd, avec des chutes de pression proportionnellement importantes au sein des conduites. Pour les positions de tiroir qui ne correspondent pas à une fin de course mécanique, la position du tiroir est obtenue à l’aide d’un déclenchement synchronisé des soupapes électromagnétiques. En raison des exigences de précision, une course de tiroir très longue est nécessaire. Cela augmente la taille de la soupape de commande principale ou du bloc de soupape. La présente invention a pour objet de prévoir une soupape améliorée, et en particulier une soupape plus petite, plus légère, moins coûteuse et plus simple, en particulier avec des besoins en énergie réduits et de meilleures performances hydrauliques, c’est-à-dire avec moins de chutes de pression. Ledit objet est réalisé par le sujet de l’invention qui présente les caractéristiques énoncées dans la revendication jointe 1. Des développements avantageux de l’invention constituent le sujet des revendications jointes. Ainsi, il est prévu selon l’invention que la chemise de tiroir comprend une autre ouverture, que la surface de commande puisse recouvrir l’autre ouverture, et que le tiroir puisse être positionné de sorte que la surface de commande ne recouvre pas chacune de l’ouverture et de l’autre ouverture, au moins partiellement, respectivement. Il est également concevable que la surface de commande puisse recouvrir entièrement ou ne pas recouvrir les ouvertures. De la même manière, plus de deux ouvertures peuvent être prévues, et peuvent être recouvertes ou non par la surface de commande. La soupape est de préférence utilisée pour contrôler le débit destiné à un consommateur hydraulique, comme un moteur hydraulique, dans un système à double course. Dans ce cas, le consommateur nécessite, par exemple, au moins 2 débits volumétriques discrets. La surface de commande peut également être désignée « bord de commande ». La surface de commande est de préférence une surface ininterrompue par des échelons, des bords ou similaires, qui glisse sur la surface interne du tiroir de commande. La surface de commande recouvre de préférence l’ouverture de sorte qu’aucun liquide ou que seule une quantité négligeable de liquide puisse passer à travers l’ouverture. De préférence, il est prévu que la soupape possède une ligne caractéristique de débit ayant au moins un échelon discret. Ladite ligne caractéristique de débit peut être générée en ouvrant plusieurs ouvertures. Il est concevable que les ouvertures soient créées par découpe au laser. Dans un mode de réalisation avantageux, il est prévu que les ouvertures soient espacées les unes des autres, les ouvertures présentant un espacement de 0,1 mm à 1 mm, de préférence un espacement de 0,1 mm à 0,6 mm, ou de 0,2 mm à 0,4 mm. De préférence, la distance concerne la distance minimum entre les ouvertures. En d’autres termes, une bande est de préférence prévue, et présente la largeur correspondante entre les ouvertures. Il peut être prévu que les ouvertures présentent une forme circulaire, rectangulaire, trapézoïdale, ovale, triangulaire ou de goutte, la forme ayant de préférence des angles arrondis. Il est concevable que la soupape ne comprenne aucune soupape de déclenchement et/ou aucun ressort. De préférence, il est prévu que le tiroir présente une course de 0,5 mm à 3 mm, de préférence de 1 mm à 2 mm. Il peut être prévu que la soupape soit une servo-vanne électrohydraulique (EHSV) et puisse de préférence être déclenchée avec un courant de déclenchement de +/- 10 mA. Il est concevable que la soupape soit prévue sur et/ou dans un bloc de soupape destiné à un consommateur hydraulique, de préférence un moteur ou un vérin. L’invention concerne en outre un aéronef comprenant une soupape selon l’invention. Il doit être noté ici que les termes « un » et « une » ne désignent pas nécessairement exactement l’un des éléments, bien qu’il puisse s’agir d’une version possible, mais peuvent également désigner plusieurs des éléments. De la même manière, l’utilisation de la forme au pluriel inclut également la présence de l’élément en question à la forme au singulier, et, inversement, le singulier inclut également plusieurs des éléments en question. De plus, toutes les caractéristiques de l’invention décrite ici peuvent être revendiquées sous la forme de n’importe quelle combinaison ou de manière individuelle. D’autres avantages, caractéristiques et effets de la présente invention seront apparents à partir de la description suivante de modes de réalisation exemplaires préférés en référence aux figures, sur lesquelles les composants identiques ou similaires sont indiqués par les mêmes caractères de référence. Les figures illustrent ce qui suit : : schéma de principe d’un mode de réalisation d’un bloc de soupape avec une soupape selon l’invention et un moteur. : vue d’un mode de réalisation d’un tiroir d’une soupape selon l’invention. : vue d’un détail d’un mode de réalisation d’un tiroir d’une soupape selon l’invention. : schéma d’une courbe de débit d’une soupape selon l’invention. : illustrations schématiques des ouvertures d’une soupape selon l’invention. : schéma de principe d’un mode de réalisation exemplaire d’une soupape de l’art antérieur. La illustre la structure schématique d’un bloc de soupape B destiné à un moteur hydraulique M. À la place d’une soupape de commande principale, une servo-vanne électrohydraulique (EHSV) 1 est prévue sur et dans le bloc de soupape. Une servo-vanne électrohydraulique peut mettre en œuvre des commandes de contrôle avec des courants électriques très faibles et, ainsi, débloquer l’écoulement vers le moteur. Les débits définis sont mis en œuvre via la conception géométrique de l’ensemble de tiroir 2 de la servo-vanne électrohydraulique. Dans la direction de la course du tiroir, les ouvertures de commande de l’ensemble de tiroir se trouvent les unes derrière les autres et sont très proches les unes des autres. En raison de leurs dimensions réduites, les ouvertures de commande peuvent être créées uniquement par découpe au laser. De préférence, l’usinage de matrices et l’érosion par fil ne sont pas considérés comme un procédé, en raison des dimensions et du débit calorifique. À la place d’une course de tiroir d’environ 7 mm jusqu’ici, le fonctionnement de la soupape peut désormais être mis en œuvre à l’aide d’une course de tiroir d’environ 1 mm. Cela permet également un espace d’installation réduit, par rapport à la solution de l’art antérieur. De plus, la dynamique de déclenchement est considérablement améliorée. La conception compacte permet une diminution du poids. La illustre l’ensemble de tiroir de la servo-vanne électrohydraulique. Ledit ensemble comprend un tiroir 4 et une chemise de tiroir 3. La figure illustre le tiroir 4 dans sa position neutre. Si le tiroir, en partant de la position neutre, est déplacé le long de son axe longitudinal par rapport à la chemise de tiroir 3, les bords de commande 5, 6, 7 et 8, selon la course du tiroir et la direction de la course, débloquent dans chaque cas une ou un groupe d’ouvertures de commande 11, 12, 13 et 14. Ainsi, le liquide de fonctionnement peut s’écouler vers et depuis le consommateur par le biais des ouvertures 9 et 10. Si le tiroir 4 est par exemple déplacé vers la droite par rapport à la chemise de tiroir 3, le liquide de fonctionnement qui présente une pression de système s’écoule vers le consommateur, comme un moteur ou un vérin hydraulique, par le biais des ouvertures de commande 14 et des ouvertures 10. Le liquide de fonctionnement dilaté revient, par le biais des ouvertures 9 et des ouvertures de commande 12, vers la conduite de retour du système hydraulique. Le consommateur est soit désactivé, soit déclenché avec deux débits volumétriques définis. À l’état désactivé, le tiroir 4 se trouve en position intermédiaire, et les bords de commande 5, 6, 7 et 8 recouvrent les ouvertures de commande respectives ou les groupes 11, 12, 13 et 14. En règle générale, certains débits sont atteints en ce qu’une course de tiroir définie est commandée. Les ouvertures de commande respectives s’ouvrent ensuite en conséquence et permettent l’écoulement. Par exemple, les débits volumétriques nécessaires sont obtenus par la taille des ouvertures de commande 15a et 15b qui se trouvent directement les unes derrière les autres et sont séparées par une bande de petite taille 16, comme cela est illustré sur la . Afin d’atteindre un débit volumétrique prédéfini, le tiroir 4 est dévié de sorte que les bords de commande, dans chaque cas, débloquent une ouverture de commande 15a et 15b ou les deux. Pour le débit défini le plus faible, le tiroir 4 est par exemple contrôlé de sorte que le bord de commande 5 débloque complètement l’ouverture de commande 15a. ainsi, le bord de commande 5 se trouve dans la zone de la bande 16. Étant donné que le bord de commande doit seulement atteindre une certaine zone et aucune position exacte en particulier, les exigences pour la soupape continue sont réduites. La illustre la courbe de débit qui résulte de l’agencement de la . Sur la , le débit hydraulique Q est représenté au-dessus de la course de tiroir S. Pendant que le bord de commande 5 débloque l’ouverture de commande 15a, le débit augmente, comme on peut le voir sur la partie ascendante 17 de la courbe de débit. Lorsqu’il atteint la bande 16, le débit reste constant sur une partie de la course du tiroir, comme l’illustre la partie constante 18 de la courbe de débit. Ladite valeur de débit est un débit nominal spécifié pour le consommateur. Afin d’atteindre ledit débit nominal, le tiroir ne doit pas se trouver sur une courbe caractéristique proportionnelle ou linéaire de manière extrêmement précise, mais doit seulement atteindre une certaine zone. Pour le second débit nominal défini, le tiroir doit être déplacé de sorte que la partie constante 20 de la courbe de débit soit atteinte. Cela est illustré par la partie ascendante 19 de la courbe de débit. Comme cela est illustré sur la , les ouvertures peuvent également être configurées sous la forme de rectangles 21, de triangles 22 ou de gouttelettes 23 qui fusionnent les unes avec les autres. Les ouvertures peuvent avoir n’importe quelle forme souhaitée. À l’aide d’un système de tiroir qui possède des ouvertures de commande très proches les unes derrière les autres, contrairement à une simple soupape de déclenchement, des transitoires définis peuvent être produits. Ces transitoires peuvent être générés soit par une forme arbitraire des ports, soit par la caractéristique de commande, ou par une combinaison des deux. Ainsi, les tracés 17 et 19 illustrés sur la peuvent être modifiés à l’aide des géométries illustrées sur la . Cela engendre les avantages suivants pour l’invention : En raison des ouvertures de commande qui se trouvent les unes derrière les autres, le déplacement du tiroir vers un point défini très précisément n’est plus nécessaire. Il suffit que le tiroir se trouve dans une certaine zone pour obtenir le débit souhaité. Ainsi, les processus de fabrication complexes dans la zone de la soupape peuvent être éliminés. En raison de l’utilisation d’une soupape continue, les soupapes de déclenchement et un ensemble de ressort peuvent être éliminés. Les besoins en courant sont considérablement réduits. Par exemple, seuls +/- 10 mA, au lieu de plusieurs ampères par soupape électromagnétique, sont nécessaires pour déclencher la soupape. En raison de la forte dynamique de la soupape continue, une dynamique de commande arbitraire peut être mise en œuvre à l’aide d’un déclenchement adéquat. Soupape, de préférence soupape continue, comprenant un tiroir (4) et une chemise de tiroir (3), dans laquelle le tiroir (4) comprend une surface de commande (5, 6, 7, 8) et la chemise de tiroir (3) comprend une ouverture (9, 10), dans laquelle la soupape est configurée de sorte que la surface de commande (5, 6, 7, 8) puisse recouvrir l’ouverture (9, 10), dans laquelle le tiroir (4) peut être positionné de sorte que la surface de commande (5, 6, 7, 8) ne recouvre pas l’ouverture (9, 10), au moins partiellement, caractérisée en ce que la chemise de tiroir (3) comprend une autre ouverture (11, 12, 13, 14), dans laquelle la surface de commande (5, 6, 7, 8) peut recouvrir l’autre ouverture (11, 12, 13, 14, 15a, 15b), dans laquelle le tiroir (4) peut être positionné de sorte que la surface de commande (5, 6, 7, 8) ne recouvre pas chacune de l’ouverture (9, 10) et de l’autre ouverture (11, 12, 13, 14, 15a, 15b), au moins partiellement. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que la soupape présente une ligne caractéristique de débit qui possède au moins un échelon discret. Soupape selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les ouvertures (9, 10, 11, 12, 13, 14, 15a, 15b) ont été créées par découpe au laser. Soupape selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les ouvertures (15a, 15b) sont espacées les unes des autres, dans laquelle les ouvertures présentent un espacement de 0,1 mm à 1 mm, de préférence un espacement de 0,1 mm à 0,6 mm ou de 0,2 mm à 0,4 mm. Soupape selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les ouvertures (15a, 15b) possèdent une forme circulaire, rectangulaire, trapézoïdale, ovale, triangulaire ou de goutte, dans laquelle la forme présente de préférence des angles arrondis. Soupape selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la soupape ne comprend aucune soupape de déclenchement et/ou aucun ressort. Soupape selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le tiroir (4) présente une course de 0,5 mm à 3 mm, de préférence de 1 mm à 2 mm. Soupape selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la soupape est une servo-vanne électrohydraulique (EHSV) et peut de préférence être déclenchée avec un courant de déclenchement de +/- 10 mA. Soupape selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la soupape est prévue sur et/ou dans un bloc de soupape (B) destiné à un consommateur hydraulique, de préférence un moteur (M) ou un vérin. Aéronef comprenant une soupape selon l’une quelconque des revendications précédentes.