Brevet FR2110390A1 — publié le 19720602

La présente invention concerne une chambre expansible. Plus particulièrement, elle concerne une telle chambre combinée avec un dispositif de ralentissement qui ralentit l'échappement du fluide de la chambre lorsqu'un piston qu'elle contient se rappro-5 che de l'extrémité de sa course, le dispositif permet ainsi à la pression du fluide d'augmenter dans ladite chambre et d'exercer une force de ralentissement sur le piston. Ces dispositifs de ralentissement sont destinés particulièrement à l'absorption de l'énergie cinétique reçue par une charge d'un moteur hydraulique. Il est 10 nécessaire d'absorber cette énergie cinétique lorsque le moteur se rapproche de l'extrémité de sa course. Lorsque le moteur ne comporte pas un tel dispositif, son piston peut frapper son cylindre avec une force telle qu'elle peut le briser si sa réalisation n'est pas spéciale. 15 H existe de nombreux dispositifs de ralentissement dans la technique antérieure dont un exemple est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'.Amérique n° 3 296 942. Dans cet exemple, des bagues de ralentissement portées par un élément de forme concave, fixé au piston lui-même, sont mobileg&adialement dans le-20 cylindre, de sorte que lorsque le piston se rapproche de l'extrémité de sa course, un Jet projeté par un ajutage peut appliquer la bague de ralentissement, en contact de frottement serré, contre la paroi du cylindre, de manière que le dispositif obture sensiblement l'orifice d'échappement du fluide de la chambre qui se contracte. 25 La pression augmente dans ladite chambre et absorbe l'énergie cinétique de la charge pendant que le fluide comprimé continue à pénétrer dans la chambre opposée. Des gorges de ladite bague de ralentissement dosent le fluide qui sort de la chambre qui se contracte et lui imposent un débit réduit et réglé. 30 Bien que de telles bagues de ralentissement se soient montrées économiques et efficaces, on estime qu'elles doivent être encore perfectionnées. Par exemple, la paroi interne du cylindre peut être rayée à l'extrémité de la tige du piston lorsque ce dernier exécute son mouvement alternatif. De plus, de telles bagues 35 de ralentissement sont assez difficiles à produire car leurs gorges de dosage doivent avoir des dimensions précises et normalement de telles gorges sont réalisées sur les bagues elles-mêmes 71 36651 2 2110190 avant tout traitement thermique. Un traitement thermique ultérieur altère souvent la concentricité de la bague qui doit être rectifiée de sorte que les dimensions de la bague elle-même et des orifices de dosage sont modifiées. Du fait que la bague doit se déplacer afin de 5 se rapprocher et de s'écarter des orifices d'échappement de l'extrémité de sortie, son diamètre extérieur doit être beaucoup plus petit que le diamètre intérieur du cylindre. En conséquence, à proximité de l'orifice, la surface interne du cylindre hydraulique n'est pas exactement complémentaire de la surface extérieure de la bague de 10 ralentissement et une telle différence a, également, une influence sur les dimensions des gorges de dosage. De plus, on estime que lorsque la bague de ralentissement se rapproche de l'orifice d'échappement, son contact avec la paroi interne du cylindre est initialement un contact linéaire, mais,à mesure que le fluide comprimé 15 agit contre la surface interne de la bague, celle-ci est déformée et recouvre complètement l'orifice d'échappement. En conséquence, ces variations de concentricité de la bague, pendant son fonctionnement, ont une influence sur le dosage du fluide et elles peuvent provoquer occasionnellement des rayures sur la paroi interne 20 • du cylindre. la présente invention concerne un dispositif de ralentissement, porté par le cylindre du moteur hydraulique et qui est destiné à limiter le risque de rayures de la paroi interne du cylindre du moteur pendant le mouvement alternatif de son piston. Un élé-25 ment de retenue monté entre le dispositif de ralentissement et le cylindre du moteur maintient ce dispositif à proximité immédiate de 1*orifice d'échappement mais permet, cependant, un déplacement relatif entre cet orifice et le dispositif de ralentissement de manière que l'admission du fluide dans la chambre correspondante ne 30 soit gêné en aucune façon. l'invention concerne donc un dispositif de ralentissement d'un moteur hydraulique, ce dispositif étant porté par le cylindre du moteur à proximité immédiate d'un orifice d'échappement. • le dispositif de ralentissement interne supprime le risque de rayu-35 res de la paroi interne du moteur hydraulique. H permet de négliger sensiblement les tolérances de concentricité exigées de manière à à réduire les opérations d'usinage et de fabrication et de façon 71 36651 3 2110390 à supprimer les éléments supplémentaires. Finalement, le dispositif de ralentissement selon l'invention ne subit pas de déformation pendant son fonctionnement et il comporte un élément sur lequel des gorges peuvent être conçues et réalisées d'une façon précise. 5 la surface de l'orifice peut être déterminée par conception sans nécessiter des tâtonnements en cours de fabrication, l'élément de ralentissement peut être produit par des procédés peu coûteux et des matières bon marché (par exemple par la technologie des métaux en poudre) de façon à réduire considérablement les frais de fabri-10 cation. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention res-sortiront de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, qui donnent à titre explicatif, mais nullement limitatif, deux formes de réalisation conformes à l'invention. 15 Sur ces dessins ï la figure 1 est une élévation d'un moteur hydraulique de type à mouvement rectiligne, comportant l'élément de ralentissement selon l'invention ; la figure 2 est une coupe par l'axe de l'élément de ralen-20 tissement et représente ses gorges ou orifices de dosage ; la figure 3 est une coupe d'un moteur hydraulique équipé d'un autre mode de réalisation du dispositif de ralentissement selon l'invention ; la figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la 25 figure 3 ; et la figure 5 est une vue en perspective de l'élément de ralentissement de la figure 3. les figures 1 et 2 réprésentent un mode de réalisation avantageux dans lequel un moteur hydraulique 10 comprend un cylindre 30 12 fermé par des culasses 14, 14. Une tige de piston 28 passe par une ouverture 18 de l'une des culasses. Un écrou 29 fixe un piston 26 sur une partie de diamètre réduit de la tige de piston 28. Une butée 16, en saillie vers l'intérieur, de chaque culasse 14, 14 peut constituer une partie du dispositif de retenue d'un 35 élément de ralentissement de ce mode de réalisation. De plus, les butées 16 peuvent limiter la course du piston 26. Des orifices 30 et 32 sont disposés à chaque extrémité du cylindre 12, sur les côtés 71 36651 2110390 proches du piston 26, de manière à diviser le cylindre en deux chambres 19 et 20. le fluide comprimé peut être introduit dans la chambre 19 par l'orifice 30 de manière à dilater cette chambre et à déplacer le piston vers la gauche afin de contracter la chambre 5 20 dont le fluide s'échappe par l'orifice 32. Une bague de ralentissement 36, disposée à proximité immédiate de chaque orifice 30 et 32, est de forme générale cylindrique. Son diamètre extérieur est très inférieur^au diamètre intérieur du cylindre 12, de sorte que la bague peut se déplacer radialement dans celui-ci. Un organe 10 élastique 34 est interposé entre chaque butée 16 et un prolongement 38 de chaque bague de ralentissement. Le ressort 34 est relié de préférence par un ajustage par frottement relativement fort, à l'élément 36 et à la butée 16. On voit, ainsi, que l'élément de ralentissement 36 peut se déplacer longitudinalement dans le cylindre 15 lui-même, du fait de l'allongement et de la contraction du ressort 34 et qu'il peut se déplacer axialement par suite de son diamètre différent du diamètre du cylindre 12. La figure 2 représente une coupe à grande échelle de l'élé- . ment de ralentissement 36 et.elle montre les gorges 40 qui sont 20 réalisées sur sa surface extérieure. Les-gorges ont pour but de constituer un orifice entre l'élément 36 et l'un des orifices associés 32 ou 30. Le fluide ne peut s'échapper de la chambre 20 ou de la chambre 21 que par les gorges de dosage, lorsque le piston se rapproche de l'extrémité de sa course. Cette limitation de l'échap-25 pement du fluide provoque un accroissement de pression dans la chambre 20 ou 19 qui se contracte, de manière à absorber l'énergie cinétique • de la charge en mouvement déplacée par le piston 26 et de manière à absorber l'énergie de fluide qui continue à être introduit dans la chambre opposée, de sorte que le piston peut continuer à être entrainé 30 jusqu'à ce qu'il atteigne l'extrémité de sa course. Il est évident que les dimensions et le nombre des gorges dépendent particulièrement de l'importance de l'énergie qui doit être absorbée et de la pression qu'on désire atteindre dans la chambre appropriée afin d'absorber cette énergie. 35 Min d'expliquer le fonctionnement des dispositifs des figures 1 et 2, on suppose qu'une charge est fixée à l'e'xtrémité extérieure de la tige de piston 28 et qu'un fluide comprimé est 71 36651 5 2110390 introduit dans la chambre 19 par l'orifice 30. Le fluide comprimé provoque un accroissement du volume de la chambre 19 et en conséquence une diminution du volume de la chambre 20 dont le fluide s1échappe par l'orifice 32. Pendant que le piston parcourt la plus 5 grande partie de sa course, l'orifice 32 est complètement découvert de sorte que le fluide qui s'en échappe ne subit aucune gêne. Cependant, lorsque le piston 26 et la charge se rapprochent de l'extrémité de leur course, le piston vient en contact avec la bague de ralentissement 36 qu'il pousse vers la gauche. Au même moment où. 10 l'élément de ralentissement se déplace vers la gauche, des forces dynamiques le déplacent vers le haut (en observant le dessin) de sorte que la bague recouvre l'orifice d'échappement 32. On voit qu'à ce moment, le fluide ne peut s'échapper de la chambre 20 que par les gorges de dosage 40 qui provoquent de ce fait ui]4ccrois-15 sement de pression du fluide qui s'écoule dans la chambre 20. 71 36651 6 2110390 On se rend compte que l'élément de ralentissement selon la présente invention est associé intérieurement au cylindre mais qu'il n'est pas contraint de se déplacer avec le piston 26, afin de réduire le risque de rayures de la surface interne du cylindre 5 12. De tels éléments peuvent être disposés dans l'une ou l'autre chambre 19 ou 20 ou dans les deux chambres, afin de produire un ralentissement identique dans les deux sens. lies figures'3 à 5 représentent un autre mode de réalisation avantageux d'un moteur hydraulique à mouvement rectiligne et à 10 double effet dont les éléments sont sensiblement identiques à ceux représentés sur les figures 1 et 2 mais comportent certaines modifications peu importantes. C'est ainsi que le cylindre 12, les culasses modifiées 14» 14 et le piston 26 divisent le moteur hydraulique en deux chambres 19 et 20. De même que dans le mode de 15 réalisation précédent, une butée 16 est en saillie vers l'intérieur sur chaque culasse et dépasse sensiblement l'orifice 30 ou 32. Afin d'équiper le cylindre hydraulique d'un élément de ralentissement, des gorges 44, 44 sont usinées ou réalisées de n'importe quelle manière sur la surface extérieure des butées en saillie 16, 20 16 à proximité des orifices 30, 32.Cependant, la partie intérieure de chaque butée 16 peut comporter un élément de retenue ou rebord 47. l'élément de ralentissement 50 qui agit en liaison avec la gorge 44 est représenté plus clairement sur la figure 5 et il com-25 prend essentiellement une barre dont une surface extérieure 51 est complémentaire de la surface interne du cylindre 12. En conséquence, les surfaces s'associent et cette disposition est préférable à la bague annulaire dont la seule/est leur forme, la surface interne de l'élément 50 représentée est plane mais elle peut être 30 de n'importe quel modèle approprié. De plus, une saillie ou rebord 52 est disposé à l'extrémité extérieure de chaque élément de manière à porter contre l'élément de retenue 47. En conséquence, la plus grande partie du corps de l'élément 50 est libre de se déplacer d'un mouvement alternatif vers l'intérieur, depuis la saillie 35 47 de la butée 16, et son mouvement n'est limité que par le contact entre les saillies 52 et 47. Un jeu important -doit être ménagé dans le sens axial pour l'élément 50 afin de lui permettre un mouvement s» « ï =. 4 !r i 71 36651 7 2110390 axial limité. Une ouverture 45 peut être forée dans la butée 16 à proximité de la gorge 44» de manière à permettre au fluide de s'écouler sans obstacle dans la chambre associée ou hors de celle-ci et»un dispositif élastique 55 peut être interposé entre l'élé-5 ment de ralentissement 50 et la culasse.14, de façon à empêcher l'élément 50 de fermer prématurément l'orifice 32. Des discontinuités ou des gorges 53 peuvent être réalisées sur la surface extérieure 51 de l'élément 50 afin de doser le fluide de la façon voulue. 10 On suppose qu'un fluide comprimé est introduit dans la cham bre 19 par l'orifice 30 et l'ouverture 45 et qu'il s'écoule dans le jeu ménagé entre la butée 16 et l'élément 50. On se rend compte que la chambre 19 augmente de volume, tandis que la chambre 20 diminue et que le fluide s'échappe de celle-ci principalement par 15 l'ouverture 45 et l'orifice 32. Du fait que l'élément de ralentissement est poussé vers l'intérieur du cylindre 12, le fluide qui s'échappe de la chambre 20 ne subit aucune gêne. Lorsque le piston 26 se rapproche de la limite de sa course et du fait qu'on désire qu'à ce moment l'énergie cinétique d'une charge portée par la tige 20 de piston 28 soit absorbée, la face gauche du piston 26 porte contre la surface avant dq l'élément 50 èt pousse celui-ci vers l'extérieur. Pendant que l'élément est poussé vers l'extérieur, des forces dynamiques agissent sur lui de manière à associer les surfaces complémentaires (surface extérieure 51 de l'élément 50 et 25 surface interne du cylindre 12) et à empêcher sensiblement le fluide de s'écouler de la chambre 20. Cependant les discontinuités 53» en forme de gorges de la surface 51 permettent au fluide de sortir de la chambre 20 à un débit dosé. Un tel débit dosé doit naturellement être conçu de manière à produire dans la chambre 20 une 30 pression suffisante pour absorber à la fois l'énergie cinétique de la charge associée à la tige de piston 28 et l'énergie d'entrée du fluide qui continue à s'écouler dans la chambre 19. En conséquence, pendant que le piston est amené lentement à l'arrêt et lorsqu'il atteint la limite de sa course, la chambre 20 cesse de 35 se contracter et aucune force dynamique ne pousse plus l'élément de ralentissement 50 contre la paroi interne du cylindre 12 afin d'obturer l'orifice 32. A ce moment, aucune autre force que 71 36651 8 2110390 l'élasticité du ressort 55 n'agit sur l'élément 50. Dès qu'on désire que le piston se déplace en sens opposé, on introduit un fluide comprimé dans l'orifice 32 afin de déplacer l'élément 50 radialement vers l'intérieur (du fait des jeux impor-5 tants) de sorte que le fluide peut continuer à s'écouler sans obstacle dans la chambre 20 pendant que la chambre 19 se contracte. Dès que le piston se rapproche de l'extrémité de sa course en sens opposé, l'élément^de ralentissement 50 est poussé vers une position dans laquelle il dose le fluide qui sort de la chambre 19 et le 10 cycle précédent se répète à l'extrémité droite du cylindre. On estime que le mode de réalisation des figures 3 à 5 est préférable en ce qui concerne le risque de rayures par le fait que la surface extérieure 51 peut être exactement complémentaire de la surface interne du cylindre 12. En conséquence, une telle 15 concentricité exacte entre les deux surfaces évite toute déformation de l'élément 51 et permet aux deux surfaces de venir immédiatement en contact. De même, on estime que l'élément 50 peut être usiné facilement d'une façon appropriée ou bien qu'en variante il peut être produit d'une manière simple, à partir d'un métal en 20 poudre. On voit ainsi que le dispositif de ralentissement selon l'invention, destiné à un moteur hydraulique, permet une réduction des rayures de la paroi interne du cylindre, une réduction importante du prix de l'élément de ralentissement interne et une diminution 25 sensible des tolérances poussées exigées. De plus, on estime que la mise en oeuvre de ces modes de réalisation facilitent considérablement la réduction des variables de conception en ce qui concerne les dimensions des orifices de dosage dans le cas où l'élément de ralentissement peut comporter une surface extérieure qui est 30 toujours complémentaire de la surface interne du cylindre. La présente invention peut également être mise en oeuvre dans n'importe quel type de dispositif à chambre expansible, dans lequel une énergie quelconque doit être absorbée et elle ne doit pas être considérée comme étant limitée aux moteurs hydrauliques du type à mou-35 vement linéaire. De même, les interruptions ou discontinuités peuvent être des ouvertures forées dans l'élément de ralentissement, aussi bien que des gorges. 71 36651 9 2110390 HBVEITOICATIOHS 1. Appareil à chambre expansible, comprenant un cylindre contenant un piston et d'où un fluide peut s'échapper par un orifice, caractérisé en ce qu'il comprend un élément de' 5 ralentissement disposé dans le cylindre à proximité de l'orifice d'échappement, la forme de la surface externe de l'élément étant semblable à la forme interne du cylindre du moteur à,,proximité de l'orifice d'échappement, de manière que ledit élément recouvre ce dernier lorsque le piston se rapproche de l'extrémité de sa 10 course, des discontinuités de la surface dudit élément permettant au fluide de s'échapper, avec un débit dosé, par ledit orifice d'échappement. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'appareil à chambre expansible et l'élément de ralentissement 15 sont de forme annulaire. 5. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispositif de.retenue relie l'élément au cylindre. 4. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface externe de l'élément est complémentaire de la sur- 20 face interne du cylindre. 5. Appareil suivant la revendication 4* caractérisé en ce que l'appareil est vui moteur hydraulique cylindrique à mouvement rectiligne, la surface dudit élément représentant un secteur d'un cylindre sensiblement de même rayon que le cylindre du moteur. 25 6. Appareil suivant la revendication 2 , caractérisé en ce que le dispositif de retenue est élastique. 7. Dispositif de ralentissement destiné à un moteur hydraulique comportant un cylindre dans lequel un piston délimite une chambre et comportant un orifice d'échappement pour le fluide, 30 caractérisé en ce qu'il comprend un élément porté librement par le cylindre à proximité de l'orifice d'échappement et dont une surface est destinée à fermer sélectivement la presque totalité dudit orifice, des discontinuités de ladite surface permettant au fluide de s'échapper avec un débit dosé par ledit orifice d'échappement 35 lorsque cette surface ferme ce dernier, des surfaces du piston et dudit élément venant en contact afin de rapprocher l'élément dudit orifice lorsque le moteur se rapproche de l'extrémité de sa course, 71 36651 10 2110390 de manière que des forces dynamiques du fluide agissent sur ledit élément afin qu'il ferme à peu près complètement l'orifice et qu'il dose le fluide qui s'échappe par celui-ci. 8. Dispositif suivant la revendication 7» caractérisé en ce 5 que le moteur et l'élément sont annulaires. 9. Dispositif suivant la revendication 7» caractérisé en ce que la surface dudit élément est destinée à s'associer à la surface interne du cylindre. 10. Dispositif de ralentissement porté par un moteur hydrau-10 lique à proximité de son orifice d'échappement, caractérisé en ce qu'il comprend un organe de retenue situé à proximité de cet orifice et portant un élément de manière à lui. permettre un mouvement limité, une surface dudit élément, de même forme que la surface interne du moteur à proximité de l'orifice d'échappement, compor-15 tant des discontinuités, l'élément commandé par l'écoulement du fluide se disposant de lui-même sur l'orifice d'échappement lorsque le moteur se rapproche de l'extrémité de sa course.