EP0088017A2 - Dispositif de distribution hydraulique à tiroir - Google Patents

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EP0088017A2
EP0088017A2 EP83400385A EP83400385A EP0088017A2 EP 0088017 A2 EP0088017 A2 EP 0088017A2 EP 83400385 A EP83400385 A EP 83400385A EP 83400385 A EP83400385 A EP 83400385A EP 0088017 A2 EP0088017 A2 EP 0088017A2
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EP
European Patent Office
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drawer
chamber
source
screw
bore
Prior art date
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EP83400385A
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German (de)
English (en)
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EP0088017B1 (fr
EP0088017A3 (en
Inventor
Claude Bouveret
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compagnie Parisienne dOutillage a Air Comprime SA
Original Assignee
Compagnie Parisienne dOutillage a Air Comprime SA
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Publication date
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Publication of EP0088017A2 publication Critical patent/EP0088017A2/fr
Publication of EP0088017A3 publication Critical patent/EP0088017A3/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0088017B1 publication Critical patent/EP0088017B1/fr
Expired legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B9/00—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member
    • F15B9/02—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type
    • F15B9/08—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor
    • F15B9/10—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor in which the controlling element and the servomotor each controls a separate member, these members influencing different fluid passages or the same passage

Definitions

  • the present invention relates to a device for controlling the displacement of a rod of a hydraulic amplifier intended for piloting an apparatus.
  • the invention is intended to apply to displacements of small amplitude (from a few centimeters to a few decimeters).
  • An object of the invention is to provide a control device having a volume as small as possible, both in its transverse dimensions and in its longitudinal dimensions.
  • Another object of the invention is to provide a control device making it possible to ensure high precision of movement of the rod, for example of the order of a hundredth of a millimeter.
  • a device for moving a cylinder rod with hydraulic amplification comprising a double action cylinder having an inlet and an outlet for a pressurized fluid, a hollow differential piston dividing the cylinder into a first chamber connected to the inlet and a second chamber, the piston having a first small surface and a second large surface delimiting the two chambers and a rod emerging from the cylinder, the piston comprising inside a helical screw having a groove in communication with the second chamber, the piston having a first orifice connecting the groove to the first chamber, when the screw turns in a given direction and a second orifice connecting the groove to the second chamber when the screw turns in the other direction, the rotations of the screw cause movements piston in either direction.
  • Such a device lends itself poorly to miniaturization, due in particular to the fact that almost all of the high pressure and return hydraulic circuits are arranged around the piston rod or inside this rod.
  • all of the hydraulic circuits are arranged inside the piston.
  • the invention relates to a device for controlling the displacement of a rod of a hydraulic amplifier comprising a movable piston in a cylinder, said piston dividing the cylinder into a first and a second chamber, said piston having a first face constituting a movable wall of the first chamber and a second face of cross section greater than that of the first face and constituting a movable wall of the second chamber, the piston rod passing through the cylinder via a sealed passage, said piston being provided with a cylindrical axial cavity, said cylinder being provided with a first pipe connecting the interior of the cylinder to a source of pressurized fluid and a second pipe connecting the interior of the cylinder to a return tank, characterized in that the piston is provided with means for bringing the first or the second chamber into communication, depending on the direction of rotation of a motor with the pressure source, driving the piston in either direction respectively, said means being completely inside said piston.
  • said means is a helical groove screw driven by said motor, said screw rotating in said cavity, said piston comprising a first inner pipe making the first face communicate with the cavity and a second pipe making communicate the inside the cavity with an annular recess in the piston made in line with the second pipe, the orifices of said pipes in the cavity being spaced at least one step from the groove of the screw.
  • the orifices of said pipes are spaced apart by a length equal to p (N + 0.5) - 2d, where p is the pitch of the screw, d the diameter of the orifices and N is an integer.
  • said means comprises a drawer linked to the motor shaft by a link allowing it to move in rotation but leaving it free in translation, the drawer being secured to a threaded part screwing into a threaded bore of the cylinder, said drawer being provided with a pipe connecting the interior of the cavity to said first chamber, the piston being provided with a pipe connecting the second chamber to the cavity and opening into the cavity in line with an annular recess in the drawer.
  • the invention applies to a hydraulic distribution device for the operation of a hydraulic receiver such as a jack, in which the preceding piston is further provided with recesses arranged in the vicinity of pipes formed in the cylinder body and connected to a source of pressurized fluid, to a return, to the inlet and the outlet of a hydraulic receiving device .
  • the control device shown in Figure 1 comprises a cylinder 1 having an axial bore 2 in which can slide a piston 3 having a small face 3A and a large face 3B.
  • the piston is connected to a rod 4 which leaves the cylinder via a sealed passage (the conventional sealing means are not shown); the rod is terminated by a mandrel 4A which can be connected to the device controlled by the device according to the invention.
  • the piston delimits on the side of face A a first chamber 5 and on the side of face 3B a second chamber 6.
  • a screw 9 called “drawer screw”, this screw comprising a helical thread or ramp whose raised part is referenced 9A, while the hollow part is designated at 9B and opens into the second bedroom 6.
  • the screw 9 can be driven in a rotational movement inside the bore 7 by any suitable member 10 such as an electric motor for example of the stepping type, with digital control, or an associated direct current motor. to an encoder.
  • a shaft 11 provides the mechanical connection between the member 10 and the screw 9, the seal being provided at by means of a low friction seal 12.
  • a bearing 12A supports the longitudinal forces due to the pressure.
  • first chamber 5 communicates on the one hand with a source of pressurized fluid P (not shown) by means of a first pipe 13 machined in the body 1 and on the other hand with a first pipe 14, the outlet orifice is disposed at the level of screw 8.
  • the periphery of the part 3A of the piston 3 comprises an annular recess 15 communicating on the one hand with a cover for the return of the fluid under atmospheric pressure T, and this by means of a second pipe 16 machined in the body 1, and on the other hand with a second pipe 18 whose outlet orifice is also disposed at the level of the screw 9.
  • the diameter of the orifices of the pipes 14 and 17 is substantially equal to half the width of the thread of the screw 9, ie a quarter of the pitch.
  • the distance between the orifices of the pipes 14 and 17 is given by the relation: P (N + 0.5) - 2d in which p is the pitch of the thread of the screw 9, N is an integer (generally equal to 1) and d is the diameter of said orifices in the pipes 14.
  • the device according to the invention makes it possible to transform any rotary movement into a linear movement by hydraulic tracking of the helical thread of the slide screw 9. It therefore has a large number of advantages.
  • FIG 2 shows an alternative embodiment.
  • the elements common to Figures 1 and 2 have been given the same reference numbers.
  • the screw 9 in FIG. 1 is replaced by a distribution slide 29 provided with a recess 29A of longitudinal dimension close to the spacing of the pipes 14 and 17 and an internal conduit 29B for balancing the pressures on the part and d other from the drawer.
  • the drawer is linked in rotation to the motor shaft 10 by a key coupling member 30 which leaves the drawer free in translation.
  • the drawer has a threaded part 31 which is screwed into a threaded part.
  • a bearing 30A absorbs the longitudinal forces.
  • a 30B seal provides sealing.
  • a channel 30C ensures pressure balancing on either side of the threaded part 31.
  • the piston comprises a conduit 17A opening on one side to the right of the recess and on the other in the chamber 6.
  • a rotation of the motor 10 in direction f causes a displacement of the slide in translation to the right and a displacement of the piston to the right (arrow F).
  • a rotation of the motor in opposite direction (f t ) produces a displacement of the piston towards the left (F ').
  • the motor is preferably a stepping motor or a direct current motor associated with an encoder.
  • the invention which has just been described applies in particular to the production of a hydraulic distribution device and more particularly a hydraulic distribution device with a spool of the servo-valve type capable of providing a fluid flow rate, proportional to a quantity of pulses transmitted by a control member, for example a motor of the control stepping type. It suffices to replace the piston of FIGS. 1 and 2 with a hydraulic distribution slide.
  • FIG. 1 A first embodiment of such a distributor is shown in FIG. 1.
  • the reference 100 designates a body of circular section closed at one of its ends by a cap 102.
  • a bore 103 receiving a fur 104, seals such as 105 being advantageously disposed between said body 100 and said fur 104.
  • a first bore 109 is capable of receiving a screw 110 with a helical thread, the raised and recessed portions of said thread being referenced 111A and 111B respectively, said screw 110 being linked by means of a shaft 112 to a rotary drive means 113 such as a digitally controlled stepping motor, an O-ring 114 ensuring the tightness of said shaft 112.
  • a rotary drive means 113 such as a digitally controlled stepping motor
  • O-ring 114 ensuring the tightness of said shaft 112.
  • the bottom of said bore 109 constitutes a first chamber 115.
  • a second bore 116 is made in the drawer 108 opposite the first bore 109, a member known as a feedback needle 117 being disposed in this bore 116 and coming to bear via one of its ends against the bottom of the cap 102, the space delimited by the other end of the feedback needle 117 and the bottom of the second bore 116 constituting a second chamber 118 whose section is substantially half of the section of the first room 115.
  • Figure 3 also shows that in the body 100 and the fur 104 are successively formed a central groove 120 communicating with a source of pressurized oil P via a line 121, two grooves called use being arranged on either side of the central groove 120, a first groove 122 and a second groove 123 communicating by way of example, each with one of the compartments of a jack (not shown) and this by means of lines 124 and 125 respectively, and finally two extreme grooves 126 and 127 communicating with an oil tank under atmospheric pressure T, and this via lines 128 and 129 respectively.
  • the periphery of the drawer 108 comprises a first median annular recess 130, as well as a second 131 and a third 132 annular recesses arranged on either side of the median recess 130.
  • the central recess 130 communicates on the one hand with a first pipe 133 whose outlet orifice opens at the level of the screw 110 and on the other hand with a second pipe 134 opening into said chamber 118 of the second bore 116.
  • the second recess 131 communicates with a pipe 135, the outlet orifice of which also opens at the level of the screw 110.
  • the diameter of the orifices of the pipes 133 and 135 is substantially equal to half the width of the thread of the screw 110, ie a quarter of the pitch of said screw.
  • the distance between the orifices of pipes 133 and 135 is given by the relation: p (N + 0.5) - 2d in which p is the pitch of the thread of the screw 110, N is an integer (generally equal to 1) and d is the diameter of the said orifices in the pipes 133 and 135.
  • a pipe 143 machined in the body 100 makes it possible to put the front and rear parts of the drawer 108 in communication and thus to drain outwards the oil leaks spreading inside the cap 102 in particular.
  • the pressure P prevailing in the second chamber 118 will therefore move the drawer 108 to the left, thus communicating the median annular recess 130 with the groove 123 communicating via the conduit 125 for example with one of the compartments of the jack (not shown), while the annular recess 132 communicating with the groove 127 and the pipe 129 will connect the groove 122 and the pipe 124 connected to the other compartment of the jack at atmospheric pressure.
  • the device according to the invention makes it possible to transform any rotary movement into a linear movement by following the helical thread of the screw 110. It therefore has the advantages previously listed.
  • FIG. 4 represents an alternative embodiment in which the screw is replaced by a micro-drawer 229; the elements common to Figures 3 and 4 have been given the same reference numbers.
  • the micro-slide 229 is connected to the shaft of the motor 113 by a key 230 which provides a rotation drive but retains freedom of translation.
  • a 230A bearing absorbs longitudinal forces; a 230B seal provides sealing.
  • the drawer is provided with a threaded part 231 which is screwed into a threaded bore of the body 1.
  • a conduit 230C ensures pressure balance on either side of the threaded part 231.
  • the micro-drawer is provided with a recess 229A; the drawer 108 has a pipe 232 opening on one side to the right of the recess 229A and on the other in the chamber 115.
  • a rotation of the motor in the direction of the arrow f causes the micro-slide to move to the left, which has the effect of connecting the chamber 115 to atmospheric pressure via the line 232, the recess 229A, the line 135, groove 126 and channel 128.
  • the drawer will be moved to the left.
  • a rotation of the motor in the direction of arrow f will result in a translation of the drawer to the right.
  • the amplitude of the translation is strictly proportional to the angle of rotation of the motor. We find the same advantages as before.

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Abstract

L'invention est relative à un dispositif de commande de déplacement d'une tige d'un amplificateur hydraulique. Elle a pour objet un dispositif de commande du déplacement d'une tige d'un amplificateur hydraulique comprenant un piston (3) mobile dans un cylindre (1), ledit piston divisant le cylindre en une première (5) et une seconde (6) chambre, ledit piston ayant une première face (3A) constituant une paroi mobile de la première chambre (5) et une seconde face (3B) de section supérieure à celle de la première face et constituant une paroi mobile de la seconde chambre (6), la tige du piston traversent le cylindre par une traversée étanche, ledit piston étant muni d'une cavité axiale cylindrique (7), ledit cylindre étant muni d'une première conduite (13) reliant l'intérieur au cylindre à une source de fluide sous pression (P) et d'une seconde conduite (16) reliant l'intérieur du cylindre à une bâche de retour (T), caractérisé en ce que le piston (3) est muni d'un moyen pour mettre en communication, selon le sens de rotation d'un moteur (10), la première ou la deuxième chambre avec la source de pression, entraînant le piston dans l'un ou l'autre sens respectivement, ledit moyen étant totalement à l'intérieur dudit piston. Application à un dispositif de distribution hydraulique à tiroir.

Description

  • La présente invention est relative à un dispositif pour la commande du déplacement d'une tige d'un amplificateur hydraulique destiné au pilotage d'un appareil.
  • L'invention est destinée à s'appliquer à des déplacements de faible amplitude (de quelques centimètres à quelques décimètres).
  • Un but de l'invention est de réaliser un dispositif de commande ayant un volume aussi réduit que possible, tant dans ses dimensions transversales que dans ses dimensions longitudinales.
  • Un autre but de l'invention est de réaliser un dispositif de commande permettant d'assurer une grande précision de déplacement de la tige par exemple de l'ordre du centième de millimètre.
  • On connaît un dispositif pour le déplacement d'une tige de vérin à amplification hydraulique, comprenant un cylindre à double action ayant une entrée et une sortie pour un fluide sous pression, un piston différentiel creux divisant le cylindre en une première chambre connectée à l'entrée et une seconde chambre, le piston ayant une première petite surface et une seconde grande surface délimitant les deux chambres et une tige sortant hors du cylindre, le piston comprenant à son intérieur une vis hélicoïdale ayant une rainure en communication avec la seconde chambre, le piston ayant un premier orifice reliant la rainure à la première chambre, lorsque la vis tourne dans un sens donné et un second orifice reliant la rainure à la seconde chambre lorsque la vis tourne dans l'autre sens, les rotations de la vis entraînent des mouvements du piston dans l'un et l'autre sens.
  • Un tel dispositif se prête mal à la miniaturisation, en raison notamment du fait que la presque totalité des circuits hydrauliques haute pression et retour sont disposées autour de la tige du piston ou à l'intérieur de cette tige.
  • Conformément à la présente invention, la totalité des circuits hydrauliques est disposée à l'intérieur du piston.
  • L'invention a pour objet un dispositif de commande du déplacement d'une tige d'un amplificateur hydraulique comprenant un piston mobile dans un cylindre, ledit piston divisant le cylindre en une première et une seconde chambre, ledit piston ayant une première face constituant une paroi mobile de la première chambre et une seconde face de section supérieure à celle de la première face et constituant une paroi mobile de la seconde chambre, la tige du piston traversent le cylindre par une traversée étanche, ledit piston étant muni d'une cavité axiale cylindrique, ledit cylindre étant muni d'une première conduite reliant l'intérieur du cylindre à une source de fluide sous pression et d'une seconde conduite reliant l'intérieur du cylindre à une bâche de retour, caractérisé en ce que le piston est muni d'un moyen pour mettre en communication, selon le sens de rotation d'un moteur, la première ou la deuxième chambre avec la source de pression, entraînant le piston dans l'un ou l'autre sens respectivement, ledit moyen étant totalement à l'intérieur dudit piston.
  • Selon un premier mode de réalisation, ledit moyen est une vis à rainure hélicoldale entraînée par ledit moteur, ladite vis tournant dans ladite cavité, ledit piston comprenant une première canalisation intérieure faisant communiquer la première face avec la cavité et une seconde canalisation faisant communiquer l'intérieur de la cavité avec un évidement annulaire du piston pratiqué au droit de la seconde conduite, les orifices desdites canalisations dans la cavité étant distants d'au moins un pas de la rainure de la vis.
  • Avantageusement les orifices desdites canalisations sont distants d'une longueur égale à p (N + 0,5) - 2d, ou p est le pas de la vis, d le diamètre des orifices et N un nombre entier.
  • En variante, ledit moyen comprend un tiroir lié à l'arbre du moteur par une liaison permettant son déplacement en rotation mais le laissant libre en translation, le tiroir étant solidaire d'une partie filetée se vissant dans un alésage taraudé du cylindre, ledit tiroir étant muni d'une conduite reliant l'intérieur de la cavité à ladite première chambre, le piston étant muni d'une conduite reliant la seconde chambre à la cavité et débouchant dans la cavité au droit d'un évidement annulaire pratiqué dans le tiroir.
  • L'invention s'applique à un dispositif de distribution hydraulique pour la manoeuvre d'un récepteur hydraulique tel qu'un vérin, dans lequel le piston précédent est muni en outre d'évidements disposés aux voisinage de conduites pratiquées dans le corps du cylindre et reliées à une source de fluide sous pression, à un retour, à l'entrée et à la sortie d'un appareil récepteur hydraulique.
  • L'invention sera bien comprise par la description de deux modes de réalisation du dispositif de commande de l'invention et de deux modes de réalisation de son application à un dispositif de distribution hydraulique à tiroir.
    • - La figure 1 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de commande du mouvement d'une tige selon un premier mode de réalisation,
    • - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de commande du mouvement d'une tige selon une variante,
    • - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un distributeur à tiroir selon un premier mode de réalisation de l'invention,
    • - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un distributeur à tiroir selon une variante.
  • Le dispositif de commande représenté dans la figure 1 comporte un cylindre 1 comportant un alésage axial 2 dans lequel peut coulisser un piston 3 ayant une petite face 3A et une grande face 3B. Le piston est relié à une tige 4 qui sort du cylindre par une traversée étanche (les moyens classiques d'étanchéité ne sont pas représentés) ; la tige est terminée par un mandrin 4A pouvant être connecté à l'appareil piloté par le dispositif selon l'invention.
  • Le piston délimite du côté de la face A une première chambre 5 et du côté de la face 3B une seconde chambre 6.
  • Dans le piston 3 est ménagé un alésage axial 7 dans lequel est disposé une vis 9 dite "vis tiroir", cette vis comportant un filet ou rampe hélicoïdal dont la partie en relief est référencée 9A, tandis que la partie creuse est désignée en 9B et débouche dans la deuxième chambre 6.
  • La vis 9 peut être entraînée en un mouvement de rotation à l'intérieur de l'alésage 7 par tout organe approprié 10 tel qu'un moteur électrique par exemple du type pas à pas, à commande numérique, ou un moteur à courant continu associé à un codeur. Un arbre 11 assure la liaison mécanique entre l'organe 10 et la vis 9, l'étanchéité étant assurée au moyen d'un joint 12 à faible frottement. Un roulement 12A supporte les efforts longitudinaux dus à la pression.
  • En outre, la première chambre 5 communique d'une part avec une source de fluide sous pression P (non représentée) au moyen d'une première conduite 13 usinée dans le corps 1 et d'autre part avec une première canalisation 14 dont l'orifice de sortie est disposé au niveau de la vis 8.
  • De plus, la périphérie de la partie 3A du piston 3 comporte un évidement annulaire 15 communiquant d'une part avec une bâche de retour du fluide sous pression atmosphérique T, et cela au moyen d'une deuxième conduite 16 usinée dans le corps 1, et d'autre part avec une deuxième canalisation 18 dont l'orifice de sortie est également disposé au niveau de la vis 9.
  • Avantageusement, le diamètre des orifices des canalisations 14 et 17 est sensiblement égal à la moitié de la largeur du filet de la vis 9 soit du quart du pas.
  • De même la distance entre les orifices des canalisations 14 et 17 est donnée par la relation :
    P (N + 0,5) - 2d dans laquelle p est le pas du filet de la vis 9, N un nombre entier (en général égal à 1) et d le diamètre desdits orifices des canalisations 14.
  • Un tel dispositif fonctionne de la façon suivante :
    • En position d'arrêt, comme représenté dans la figure 1, on voit que les orifices de sortie des deux canalisations 14 et 17 débouchent tous deux sur la partie en relief 9A du filet de la vis 9. En conséquence, il règne dans la première chambre 5 une pression P et dans le deuxième chambre 6 une pression P g,, S et S' désignant respectivement les sections des faces 3A et 3B du piston 3.
  • Si l'on suppose maintenant que l'on entraîne en rotation la vis 9 dans le sens de la flèche f au moyen de l'organe de commande 10, on voit que l'orifice de sortie de la première canalisation 14 va être mis progressivement en relation avec la partie creuse 9B de la vis 9 qui communique avec la deuxième chambre 6, tandis que l'orifice de sortie de la deuxième canalisation 17 demeure au contact de la partie en relief 9A de la vis 9. Il en résulte l'établissement d'une pression croissante dans la chambre 6 en raison de la circulation du fluide de la chambre 5 à la chambre 6 en passant par la canalisation 14 et, la partie creuse 9B de la vis 9.
  • Il en résulte un déplacement du piston 3 vers la gauche comme indiqué par la flèche F.
  • Inversement, si l'on suppose que l'on entraîne en rotation la vis 8 dans le sens de la flèche f', on voit que l'orifice de sortie de la première canalisation 14 va demeurer au contact de la partie en relief 9A de la vis 8, tandis que l'orifice de sortie de la deuxième canalisation 17 va être mis progressivement en relation avec la partie creuse 9B de la vis 8 mettant ainsi en communication la deuxième chambre 6 avec l'atmosphère. La pression P de fluide régant dans la chambre 5 va donc entraîner le piston 3 vers la droite comme indiqué par la flèche F' du fait que la pression régnant dans la chambre 6 diminue progressivement.
  • Il faut noter que le déplacement du piston 3 s'arrête dès que l'on cesse de manoeuvrer la vis 9 au moyen de l'organe de commande 10 ; si l'on poursuit la manoeuvre de la vis 9 le piston 3 continue sa course dans le sens des flèches F ou F' selon le sens de rotation.
  • On voit donc que le dispositif selon l'invention permet de transformer tout mouvement rotatif en un mouvement linéaire par poursuite hydraulique du filet hélicoïdal de la vis tiroir 9. Il présente de ce fait un grand nombre d'avantages.
  • En particulier, il associe à une grande rapidité de réponse, une grande précision de positionnement de tous les éléments qu'il commande, et cela quelle que soit la finesse de positionnement recherchée, et par ailleurs une fiabilité élevée.
  • En outre, il présente un faible encombrement et une puissance d'entrée minimale.
  • La figure 2 représente une variante de réalisation. Les éléments communs aux figures 1 et 2 ont reçu les mêmes numéros de référence.
  • La vis 9 de la figure 1 est remplacée par un tiroir de distribution 29 muni d'un évidement 29A de dimension longitudinale voisine de l'écartement des canalisations 14 et 17 et d'un conduit intérieur 29B d'équilibrage des pressions de part et d'autre du tiroir.
  • Le tiroir est lié en rotation à l'arbre du moteur 10 par un organe d'accouplement à clavette 30 qui laisse le tiroir libre en translation. Le tiroir possède une partie filetée 31 qui est vissée dans une partie taraudée. Un roulement 30A absorbe les efforts longitudinaux. Un joint 30B assure l'étanchéité. Un canal 30C assure un équilibrage des pressions de part et d'autre de la partie filetée 31. Le piston comprend un conduit 17A débouchant d'un côté au droit de l'évidement et de l'autre dans la chambre 6.
  • Une rotation du moteur 10 dans le sens f entraîne un déplacement du tiroir en translation vers la droite et un déplacement du piston vers la droite (flèche F).
  • Une rotation du moteur en sens inverse (ft) produit un déplacement du piston vers la gauche (F').
  • Le moteur est de préférence un moteur pas à pas ou un moteur à courant continu associé à un codeur.
  • On peut obtenir des déplacements extrêmement précis de la vis 9 (figure 1) ou du tiroir 29 (figure 2), par exemple 1/400 tour, ce qui si le pas de la vis 9 est de 2 mm, ou celui du taraudage 30 de 1 mm, conduit à des déplacements de la vis 9 et du tiroir 29, donc du piston 3, respectivement de 1/200 mm et 1/400 mm.
  • L'invention qui vient d'être décrite s'applique notamment à la réalisation d'un dispositif de distribution hydraulique et plus particulièrement un dispositif de distribution hydraulique à tiroir du type servo-valve apte à fournir un débit de fluide, proportionnel à une quantité d'impulsions transmises par un organe de commande, par exemple un moteur du type pas à pas à commande. Il suffit en effet de remplacer le piston des figures 1 et 2 par un tiroir de distribution hydraulique.
  • Un premier mode de réalisation d'un tel distributeur est représenté dans la figure 1.
  • La référence 100 désigne un corps de section circulaire obturé à l'une de ses extrémités par un capuchon 102. Dans le corps 100 est pratiqué un alésage 103 recevant une fourrure 104, des joints d'étanchéité tels que 105 étant avantageusement disposés entre ledit corps 100 et ladite fourrure 104.
  • Dans la fourrure 104 ainsi que dans le capuchon 102 sont ménagés des alésages 106 et 107 respectivement dans lesquels peut coulisser un tiroir 108.
  • Par ailleurs, dans le tiroir 108 un premier alésage 109 est apte à recevoir une vis 110 à filet hélicoidal, les parties en relief et en creux dudit filet étant référencées 111A et 111B respectivement, ladite vis 110 étant liée au moyen d'un arbre 112 à un moyen d'entraînement en rotation 113 tel qu'un moteur pas à pas à commande digitale, un joint torique 114 assurant l'étanchéité dudit arbre 112. Le fond dudit alésage 109 constitue une première chambre 115.
  • En outre un deuxième alésage 116 est pratiqué dans le tiroir 108 en vis-à-vis du premier alésage 109, un organe dit aiguille de contre réaction 117 étant disposé dans cet alésage 116 et venant en appui par l'intermédiaire de l'une de ses extrémités contre le fond du capuchon 102, l'espace délimité par l'autre extrémité de l'aiguille de contre-réaction 117 et le fond du deuxième alésage 116 constituant une deuxième chambre 118 dont la section est sensiblement la moitié de la section de la première chambre 115.
  • La figure 3 montre en outre que dans le corps 100 et la fourrure 104 sont ménagés successivement une gorge médiane 120 communiquant avec une source d'huile sous pression P par l'intermédiaire d'une conduite 121, deux gorges dites d'utilisation étant disposées de part et d'autre de la gorge médiane 120, une première gorge 122 et une deuxième gorge 123 communiquant à titre d'exemple, chacune avec l'un des compartiments d'un vérin (non représenté) et cela par l'intermédiaire de conduites 124 et 125 respectivement, et enfin deux gorges extrêmes 126 et 127 communiquant avec un réservoir d'huile sous pression atmosphérique T, et cela par l'intermédiaire de conduites 128 et 129 respectivement.
  • Par ailleurs,on voit que la périphérie du tiroir 108 comporte un premier évidement annulaire médian 130, ainsi qu'un deuxième 131 et un troisième 132 évidements annulaires disposés de part et d'autre de l'évidement médian 130.
  • L'évidement médian 130 communique d'une part avec une première canalisation 133 dont l'orifice de sortie débouche au niveau de la vis 110 et d'autre part avec une deuxième canalisation 134 débouchant dans ladite chambre 118 du deuxième alésage 116.
  • Le deuxième évidement 131 communique avec une canalisation 135 dont l'orifice de sortie débouche également au niveau de la vis 110.
  • Avantageusement, le diamètre des orifices des canalisations 133 et 135 est sensiblement égal à la moitié de la largeur du filet de la vis 110 soit au quart du pas de ladite vis.
  • De même la distance entre les orifices des canalisations 133 et 135 est donnée par la relation :
    p (N + 0,5) - 2d dans laquelle p est le pas du filet de la vis 110, N un nombre entier (en général égal à 1) et d le diamètre desdits orifices des canalisations 133 et 135.
  • On voit également sur la figure un ressort 140 disposé dans une cavité du capuchon 102 et venant en appui sur deux rondelles 141A et 141B, ce ressort étant destiné à centrer le tiroir 108 vis-à-vis de la fourrure 104, ainsi qu'un pion 142 apte à éviter toute rotation dudit tiroir 108.
  • Enfin une canalisation 143 usinée dans le corps 100 permet de mettre en communication les parties avant et arrière du tiroir 108 et de drainer ainsi vers l'extérieur les fuites d'huile se répandant à l'intérieur du capuchon 102 notamment.
  • Un tel dispositif fonctionne de la façon suivante :
    • En position d'arrêt comme représenté sur la figure, on voit que les orifices de sortie des deux canalisations 133 et 135 débouchent tous deux sur la partie en relief 111A du filet de la vis 110. En conséquence, il règne dans ladite première chambre 115 une pression 2 , P désignant la pression de l'huile comme précédemment mentionné et dans la deuxième chambre 118 une pression P, la section de ladite chambre 118 étant la moitié de celle de la chambre 115.
  • Si l'on suppose maintenant que l'on entraîne en rotation la vis 110 dans le sens de la flèche f au moyen du moteur pas à pas 113, on voit que l'orifice de sortie de la canalisation 135 va être mis progressivement en relation avec la partie creuse 111B du filet de la vis 110 qui communique avec la première chambre 115, tandis que l'orifice de sortie de la canalisation 133 demeure au contact de la partie en relief 111A de ladite vis 110. Il en résulte que dans la chambre 115, la pression va progressivement décroître jusqu'à la pression atmosphérique par suite de la mise en communication de cette chambre avec l'évidement annulaire 131 du tiroir communiquant avec la gorge 126 et la conduite 128. Dans le même temps, la pression P régnant dans la deuxième chambre 118 va donc déplacer le tiroir 108 vers la gauche faisant ainsi communiquer l'évidement annulaire médian 130 avec la gorge 123 communiquant par l'intermédiaire de la conduite 125 par exemple avec l'un des compartiments du vérin (non représenté), tandis que l'évidement annulaire 132 communiquant avec la gorge 127 et la conduite 129 va mettre en relation la gorge 122 et la conduite 124 reliées à l'autre compartiment du vérin à la pression atmosphérique.
  • Inversement si l'on suppose maintenant que l'on entraîne en rotation la vis 110 dans le sens de la flèche f au moyen du moteur pas à pas 113, on voit que l'orifice de sortie de la canalisation 133 va être mis progressivement en relation avec la partie creuse 111B du filet de la vis 110 qui comme précédemment mentionné communique avec la première chambre 115, tandis que l'orifice de sortie de la canalisation 135 demeure au contact de la partie en relief 111A de ladite vis 110. Il en résulte que dans la chambre 115, la pression va progressivement croître jusqu'à la valeur P, cette chambre communiquant donc avec la source d'huile à haute pression P par l'intermédiaire de l'évidement 130, de la gorge 120 et de la conduite 121. En conséquence le tiroir 108 va être entraîné vers la droite faisant ainsi communiquer l'évidement annulaire médian 130 avec la gorge 122 communiquant par l'intermédiaire de la conduite 124 avec l'autre compartiment du vérin (non représenté), tandis que l'évidement annulaire 131 communiquant avec la gorge 126 et la conduite 128 va mettre en relation la gorge 123 et la conduite 125 reliées à l'autre compartiment du vérin sous pression atmosphérique.
  • Il faut noter que le déplacement du tiroir 108 s'arrête dès que l'on cesse de manoeuvrer la vis 110 au moyen du moteur pas à pas 113 ; si l'on poursuit la manoeuvre de ladite vis 110, le tiroir continue sa course.
  • On voit donc que le dispositif selon l'invention permet de transformer tout mouvement rotatif en un mouvement linéaire par poursuite du filet hélicoldal de la vis 110. Il présente de ce fait les avantages prédédemment énumérés.
  • En premier lieu une grande rapidité de réponse associée à une précision élevée du déplacement du tiroir.
  • En deuxième lieu une réponse en fréquence élevée par suite des faibles inerties mises en jeu.
  • En outre, un faible encombrement asscié à une mise en oeuvre simple dans un circuit hydraulique standard.
  • Par ailleurs, un déplacement du tiroir directement proportionnel à l'angle de rotation du moteur, donc dans le cas d'un moteur pas à pas, au nombre d'impulsions transmises par le moteur.
  • Enfin, une faible puissance d'entrée, de l'ordre de quelques watts seulement.
  • La figure 4 représente une variante de réalisation dans laquelle la vis est remplacée par un micro-tiroir 229 ; les éléments communs aux figures 3 et 4 ont reçu les mêmes numéros de référence. Le micro-tiroir 229 est relié à l'arbre du moteur 113 par une clavette 230 qui assure un entraînement en rotation mais conserve la liberté de translation. Un roulement 230A absorbe les efforts longitudinaux ; un joint 230B assure l'étanchéité.
  • Le tiroir est muni d'une partie filetée 231 qui se visse dans un élésage taraudé du corps 1. Un conduit 230C assure l'équilibre des pressions de part et d'autre de la partie filetée 231. Le micro-tiroir est muni d'un évidement 229A ; le tiroir 108 comporte une canalisation 232 débouchant d'un côté au droit de l'évidement 229A et de l'autre dans la chambre 115.
  • Une rotation du moteur dans le sens de la flèche f entraîne un déplacement du micro-tiroir vers la gauche, ce qui a pour effet de relier la chambre 115 à la pression atmosphérique par la canalisation 232, l'évidement 229A, la canalisation 135, la gorge 126 et la canalisation 128. Le tiroir va être déplacé vers la gauche. Une rotation du moteur dans le sens de la flèche f aura pour conséquence une translation du tiroir vers la droite.
  • L'amplitude de la translation est rigoureusement proportionnelle à l'angle de rotation du moteur. On retrouve les mêmes avantages que précédemment.

Claims (13)

1/ Dispositif de commande du déplacement d'une tige d'un amplificateur hydraulique comprenant un piston (3) mobile dans un cylindre (1), ledit piston divisant le cylindre en une première (5) et une seconde (6) chambre, ledit piston ayant une première face (3A) constituant une paroi mobile de la première chambre (5) et une seconde face (3B) de section supérieure à celle de la première face et constituant une paroi mobile de la seconde chambre (6), la tige du piston traversent le cylindre par une traversée étanche, ledit piston étant muni d'une cavité axiale cylindrique (7), ledit cylindre étant muni d'une première conduite (13) reliant l'intérieur du cylindre à une source de fluide sous pression (P) et d'une seconde conduite (16) reliant l'intérieur du cylindre à une bâche de retour (T),
caractérisé en ce que le piston (3) est muni d'un moyen pour mettre en communication, selon le sens de rotation d'un moteur (10), la première ou la deuxième chambre avec la source de pression, entraînant le piston dans l'un ou l'autre sens respectivement, ledit moyen étant totalement à l'intérieur dudit piston.
2/ Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen est une vis (9) à rainure hélicoldale entrainée par ledit moteur, ladite vis tournant dans ladite cavité, ledit piston comprenant une première canalisation intérieure (14) faisant communiquer la première face avec la cavité et une seconde canalisation (17) faisant communiquer l'intérieur de la cavité avec un évidement annulaire (15) du piston pratiqué au droit de la seconde conduite, les orifices desdites canalisations dans la cavité étant distants d'au moins un pas de la rainure de la vis.
3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les orifices desdites canalisations (14, 17) sont distants d'une longueur égale à p (N + 0,5) - 2d, ou p est le pas de la vis (9), d le diamètre des orifices et N un nombre entier.
4/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen comprend un tiroir (29) lié à l'arbre du moteur (10) par une liaison (30) permettant son déplacement en rotation mais le laissant libre en translation, le tiroir étant solidaire d'une partie filetée (31) se vissant dans un alésage taraudé du cylindre, ledit tiroir étant muni d'une conduite (29B) reliant l'intérieur de la cavité à ladite première chambre, le piston étant muni d'une conduite (17A) reliant la seconde chambre (6) à la cavité et débouchant dans la cavité au droit d'un évidement annulaire (29A) pratiqué dans le tiroir.
5/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moteur (10) est un moteur pas à pas ou un moteur à cournant continu associé à un codeur.
6/ Dispositif de distribution hydraulique à tiroir du type servo-valve comportant un corps (100) obturé à l'une de ses extrémités par un capuchon (102), ce corps enserrant une fourrure (104), ladite fourrure ainsi que ledit corps comportant des alésages (106, 107) dans lesquels peut coulisser un tiroir (108), des gorges étant ménagées dans ledit corps (100) et ladite fourrure (104), une gorge médiane (120) communiquant avec une source de fluide sous pression (P), deux gorges dites d'utilisation (122, 123) disposées de part et d'autre de ladite gorge médiane (120), et deux gorges extrêmes (126, 127) communiquant avec une source dudit fluide à basse pression, caractérisé par le fait que ledit tiroir (108) comporte deux alésages axiaux, un premier alésage (109) apte à recevoir une vis (110) à filet hélicoïdal pouvant être entraînée en rotation, par un moteur, dans ledit premier alésage (109) dont le fond constitue une première chambre (115), et un deuxième alésage (116) communiquant en permanence avec ladite source de fluide sous pression (P) et constituant une deuxième chambre (118) dont la section présente une valeur inférieure à celle de la section de ladite première chambre (115), de sorte que selon le sens de rotation de ladite vis (110), ladite première chambre (115) est mise en communication soit avec ladite source de fluide sous pression (P) soit avec ladite source de fluide à basse pression, ledit tiroir (108) se trouvant ainsi entraîné dans un sens ou en sens inverse, et faisant ainsi communiquer d'une part l'une desdites gorges d'utilisation (122, 123) avec la source de fluide sous pression et d'autre part l'autre gorge d'utilisation (122, 123) avec la source de fluide à basse pression, et vice-versa.
7/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit tiroir (108) comporte à sa périphérie, un premier évidement annulaire médian (130) communiquant avec ladite gorge médiane (120) et apte à mettre en communication ladite source de fluide sous pression avec l'une ou l'autre desdites gorges d'utilisation (122, 123), un deuxième évidement annulaire (131) apte à mettre en communication l'une desdites gorges extrêmes (126) avec l'une desdites gorges d'utilisation (123), et un troisième évidement annulaire (132) pouvant faire communiquer l'autre desdites gorges extrêmes (127) avec l'autre desdites gorges d'utilisation (122).
8/ Dispositif selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que ledit premier évidement annulaire médian (130) comporte deux canalisations, une première canalisation (133) débouchant au niveau de ladite vis (110), et une deuxième canalisation (134) débouchant dans ladite deuxième chambre (118) définie par ledit deuxième alésage (116). 9/ Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait que ledit deuxième évidement annulaire (131) comporte une canalisation (135) débouchant également au niveau de ladite vis (110).
10/ Dispositif selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé par le fait que le diamètre des orifices des canalisations (133, 135) débouchant au niveau de ladite vis (110) est sensiblement égal au quart du pas (p) du filet hélicoïdal de la vis (110).
11/ Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la distance entre les orifices de sortie desdites canalisations (133, 135) est donnée par la relation p (N + 0,5) -2d dans laquelle p représente le pas de la vis, d, le diamètre desdits orifices, N étant un nombre entier. 12/ Dispositif selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisé par le fait que ledit deuxième alésage (116) du tiroir (108) comporte une aiguille de contre-réaction (117) venant en appui par l'intermédiaire de l'une de ses extrémités contre le fond dudit capuchon (102).
13/ Dispositif selon l'une des revendications 6 à 12, caractérisé par le fait que le rapport des sections desdits premier (109) et deuxième (116) alésages du tiroir (108) est sensiblement égal à 2.
14/ Dispositif selon l'une des revendications 6 à 13, caractérisé par le fait que ledit capuchon (102) comporte une cavité servant de logement à un ressort (140) et à un pion (142) coopérant à centrer ledit tiroir (108) vis-à-vis de ladite fourrure (104).
15/ Dispositif de distribution hydraulique à tiroir du type servo-valve comportant un corps (100) obturé à l'une de ses extrémités par un capuchon (102), ce corps enserrant une fourrure (104), ladite fourrure ainsi que ledit corps comportant des alésages (106, 107) dans lesquels peut coulisser un tiroir (108), des gorges étant ménagées dans ledit corps (100) et ladite fourrure (104), une gorge médiane (120) communiquant avec une source de fluide sous pression (P), deux gorges dites d'utilisation (122, 123) disposées de part et d'autre de ladite gorge médiane (120), et deux gorges extrêmes (126, 127) communiquant avec une source dudit fluide à basse pression, caractérisé par le fait que ledit tiroir (108) comporte un premier alésage (109) apte à recevoir un micro-tiroir (229) comprenant un évidement annulaire (229B), ledit micro-tiroir étant lié à l'arbre d'un moteur par une liaison (230) assujettissant le micro-tiroir en rotation mais le laissant libre en translation, l'espace compris entre le micro-tiroir et le fond de l'alésage (109) constituant une première chambre (115), le micro-tiroir possédant une portion filetée (231) coopérant avec une partie taraudée du corps (100) de telle sorte que la rotation du moteur provoque la translation du micro-tiroir, le tiroir comportant une canalisation interne reliant ledit évidement à ladite première chambre, le déplacement du micro-tiroir mettant la chambre (115) en communication, selon le sens du déplacement avec la pression P ou l'atmosphère T, le tiroir comportant un deuxième alésage axial (116) communiquant en permanence avec ladite source de fluide sous pression (P) et constituant une deuxième chambre (118) dont la section présente une valeur inférieure à celle de la section de ladite première chambre (115), de sorte que selon le sens de déplacement du micro-tiroir ledit tiroir (108) se trouve entraîné dans un sens ou en sens inverse, faisant ainsi communiquer d'une part l'une desdites gorges d'utilisation (122, 123) avec la source de fluide sous pression et d'autre part l'autre gorge d'utilisation (122, 123) avec la source de fluide à basse pression, et vice-versa.
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