Brevet FR2112546A1 — publié le 19720616

La présente invention concerne un dispositif de commande tel qu'un déplacement mécanique manuel provoque un déplacement d'un élément de travail dans la meme direction, d'une distance égale à celle du déplacement d'entrée, mais avec une force nettement accrue. Par exemple, le dispositif de l'invention transforme une force d'environ 1 à 10 kg.f en une force de 100 à 1000 kg.f, pour le meme déplacement. L'invention concerne donc un amplificateur proportionnel de forces destiné à assister une commande manuelle dans le même sens et suivant la même distance de déplacement. Si l'élément de travail subit une pression, l'ensemble de commande s'oppose k celle-ci et ne la transmet pas à la commande manuelle. La commande manuelle directe est assurée en cas de suppression de l'énergie hydraulique. Il ne comprend pas de tringlerie de réaction associée à un élément de commande. Il est simple et robuste et convient pour les opérations industrielles de manipulation de matières. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en ré férence au4essins annexés sur lesquels sont des les figure 1 et 1A/schémas ce divers éléments de travail du dispositif de l'invention, en coupe longitudinale la figure 2 représente une variante du dispositif de la figure 1 ; et la figure 3 est une autre variante du dispositif de la figure 1. On se réfère maintenant sur les dessins sur lesquels les références identiques désignent des éléments analogues , la référence 10 désigne l'ensemble du dispositif amplificateur de forces de l'ftvcoeiofl.Les éléments principaux du dispositif sont un mécanisme manuel 12 de commande, un cylindre 14 monté à pivotement sur un support par le raccord 15, et la entre ou l'élément de travail 16. Le mécanisme 12 de commande est du type connu et conlprel.d une poignée 18 qui transmet un déplacement longitudinal à un cable 20 de traction et de poussée. Le cylindre 14 comporte un alésage 24 dans lequel peut se déplacer un piston alternatif 26 de commande comportant un prolongement 28 dépassant par un orifice 29 qui comprend, à une extrémité du cylindre, un dispositif 30 d'étanchéité. Le bras formant le prolongement 28 dépasse du cylindre 14 et est articulé à l'extrémité 32 d'un élément 16 de travail. Dans le mode de réalisation décrit, l'élément 1G est coudé et il peut pivoter sur le bras 28 autour d'un axe 34. Le sommet 38 de l'élément 16 pivote sur un bloc 40 autour d'un axe 42. L'extrémité libre 44 du levier est associée à une charge à déplacer dans le sens de la flèche A. Suivant le type et le sens de déplacement à transmettre à la charge, on peut éliminer le levier coudé et fixer directement la charge au bras 28. Le piston 26 comprend des cloisons 46 et 48 munies chacune d'une gorge destinée au logement d'un joint torique 49, 50. Les cloisons divisent l'alésage 24 en une chambre 52 de commande, une chambre 54 à fluide et une chambre 56 reliée au réservoir de liquide. La chambre 54 communique avec une réserve de liquide par un orifice 58. La chambre 56 communique avec le réservoir par l'orifice 60. La surface Al de travail de la chambre 52 est égale au double de la surface A2 de la chambre 54. Le piston 26 comprend un passage axial 62 dans lequel coulisse un tiroir 64 d'un distributeur à trois voies. Un bras 70 du tiroir dépasse du cylindre 14 par l'orifice 71 qui comprend un joint 73, et il est relié au câble 20 au niveau d'un ensemble 72 de blocage. Le tiroir comprend des cloisons 74, 76, 78. Les deux premières sont associées par une tige 80 de diamètre réduit qui délimite une chambre 82 avec l'alésage 62. Les cloisons 76 et 78 sont associées par une tige 77 de diamètre réduit qui délimite une chambre 88 avec l'alésage 62. Le diamètre du bras 70 est égal au diamètre des cloisons 74, 76 et 78, et le diamètre de la tige 63 est égal à celui des tiges 77 et 80. Ainsi, les pressions qui s'exercent sur le tiroir 64 sont équilibrées dans la chambre 52, la pression s'exerçant sur le bras 70 et la cloison 74 exposés à la chambre 52. Les cloisons 74, 76 et 78 du tiroir 64 comprennent des gorges annulaires 75, 77 et 79. On les utilise comme dispositifs de mise en équilibrc destinés à transmettre la pression autour de la périphérie du tiroir en éliminant la charge unilatérale du tiroir et en conséquence , la po sibilite de grippage du tiroir sur les parois de la chambre 884 La chambre 54 communique avec le passage 62 par un orifice calibré 90, et la chambre 56 communique avec le passage 62 par un orifice calibré 94. La distance entre les orifices calibrés est égale à la distance entre les bords des cloisons 76 et 78.La chambre 95 qui se trouve à l'extrémité librc du tiroir 64 communique avec le réservoir par un passage longitudinal 96, un canal 97, la chambre 82 et le canal 98 du piston 26. Une bague élastique 99, montée à l'extrémité interne du passage 62,empêche la sortie du tiroir 64. Lors du fonctionnement, on déplace une poignée 18 dans le sens horaire ou anti-horaire, et on déplace longitudinalement de façon correspondante le câble 20. Celui-ci déplace le tiroir 64 vers la droite ou vers la gauche. Si le tiroir se déplace vers la droite, l'orifice 94 est fermé et l'orifice 90 ouvert. La pression au niveau de l'orifice 90 se transmet à la chambre 52 par le passage 53. Lorsque la pression dans la chambre 52 sIé- lève, et comme la pression du fluide s'exerce sur la grande surface Al, le piston 26 se déplace vers la droite. Ce déplacement se poursuit jusqu'à la fermeture de l'orifice 90 par la cloison 78, et le distributeur et le piston sont alors en position équilibrée. Ainsi, un déplacement du tiroir 64 provoque un déplacement correspondant du bras 28, le rapport des déplacements étant pratiquement égal à 1:1.L'élément 16 est donc déplacé de la quantité et dans la direction voulues, et c'est la pression du fluide hydraulique qui assure ce déplacement. En utilisant l'amplificateur de la manière décrite, il est possible d'amplifier une force appliquée au câble 20 d'un facteur 10. Par exemple, une force de 10 kg.f exercée sur le câble 20 entraîne la présence d'une force de 100 kg.f sur l'élément 16. Si l'élément 16 subit des charges externes brutales entraînant le déplacement du piston 26, aucun mouvement ne se transmet à l'élément 12. Ceci résulte essentiellement de la tendance du piston 26 à toujours prendre sa position d'équilibre par rapport au tiroir 64 qui reste en position fixe par rapport au cylindre 14, à tout moment, sauf sous la commande du dispositif 12. En conséquence, si l'organe 16 subit par exemple une force s'exerçant vers le bas, la tige 28 est tirée vers l'extérieur ou vers la droite, comme représenté sur les dessins. Comme le tiroir 64 reste fixe, le piston 26 se déplace par rap port au tiroir et découvre l'orifice 94, si bien que la pres sion dans la chambre 52 diminue et quil existe une différence de pression entre les chambres 52 et 54. La pression statique au niveau du tiroir 64 provoque le déplacement du piston 26 vers la gauche jusqutà l'égalisation des pressions dans les deux chambres, les deux orifices 90 et 94 étant alors fermés par les cloisons du tiroir 64. La distance entre les passages 90 et 94 est égale à celle qui est comprise entre les faces tournées vers l'intérieur des deux cloisons 76 et 78. Ainsi, cet espacement élimine pratique ment tout jeu entre le déplacement du piston et du tiroir et l'ouverture des passages. De plus, les diamètres des orifices des passages 90 et 94 sont relativement faibles, en comparaison de la course du piston 26, par exemple de l'ordre de 0,75 mm pour 50 mm. En conséquence, du fait de la petite dimension des orifices et de la distance entre les bords des cloisons 76 et 78, le piston 26 ou le tiroir n'ont à se déplacer que d'une distance relativement faible pour que la chambre 52 communique avec le fluide à haute pression ou avec l'évacuation. L'éléva tion de la pression de la chambre 52 est relativement importante, en comparaison de l'amplitude du déplacement du piston ou du tiroir 26. Dans le cas où il y a une perte de pression, le câble 20 amène le tiroir contre l'extrémité du passage 62 et le bras 28 vers la droite. Inversement, le bras 28 peut être déplacé vers la gauche, la cloison 74 venant buter contre la bague élas tique. Les figures 2 et 3 représentent des variantes du dispo sitif de l'invention. Au lieu d'un câble, le dispositif de la figure 2 comprend un dispositif manuel 120 à levier 122 articu lé sur un support convenable en 124. Le levier comprend une fente axiale 126 destinée à loger un ergot 128 fixé au bras 170 du tiroir 64. Le fonctionnement du mode de réalisation de la figure 2 est identique à celui du mode de réalisation des figu res 1 et 1A, mais une traction ou une poussée exercée sur le levier 122 provoque le déplacement alternatif du bras 170 et donc du tiroir 64. La fente 126 permet au levier 122 de transformer le pivotement en translation alternative du tiroir 64. Le mode de réalisation de la figure 2 ne comprend pas le levier coudé des figures 1 et 1A, et la charge est directement fixée au bras 28. La figure 3 représente un autre dispositif de déplacement alternatif du tiroir 64, le bras 270 du tiroir 64 comportant une partie filetée 272 coopérant avec le cylindre 14. L'extrémité externe du bras 270 porte une poignée 220 qui permet de faire tourner le bras 270. Du fait de la coopération par filetage du bras et du cylindre 14, le bras et en conséquence le tiroir 64 se déplacent axialement lors de la rotation du bras et de la poignée. Le fonctionnement de ce mode de réalisation est identique à celui des figures 1 et 1A, la seule différence portait sur le dispositif manuel de commande. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et quton pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments. constitu- tifs sans pour autant sortir du cadre de l'invention, qui est défini dans les revendications annexées. RVENDICTIOS 1. Dispositif d'amplification de forces, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif manuel de commande, un cylindre de vérin hydraulique, un piston coulissant dans le cylindre et comportant une tige destinée à transmettre la charge et dépassant du cylindre, le piston ayant deux surfaces opposées de travail délimitant deux chambres avec les extrémités du cylindre, l'une des surfaces étant égale au double de l'autre, la première chambre communiquant en permanence avec une réserve de fluide sous pression, un distributeur dont le tiroir coulisse dans un alésage axial du piston et qui est associé au dispositif de commande,et deux passages faisant communiquer la seconde chambre avec la réserve de fluide sous pression et avec un réservoir à basse pression, le tiroir du distributeur recouvrant les passages et faisant communiquer sélectivement la seconde chambre avec la réserve de fluide sous pression et le réservoir de manière à provoquer le déplacement du piston lors du déplacement du dispositif de commande. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le distributeur comporte deux cloisons fermant normalement les deux passages lorsque le piston est en position d'équilibre, et en ce que l'espacement axial des deux cloisons est égal à l'espacement axial des deux passages, les cloisons délimitant entre elles une troisième chambre communiquant en permanence avec la seconde par un troisième passage, de manière que le tiroir coulisse axialement en découvrant l'un des passages lors du déplacement du dispositif de commande, et provoque une variation de la pression dans la seconde chambre par rapport à celle qui règne dans la première, et le déplacement du piston par rapport au tiroir jusqu'à la fermeture des deux passages. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de commande comprend un câble de traction et de poussée fixé,à une de ses extrémités,à une extrémité du tiroir et une poignée fixée à l'autre extrémité du câble et destinée à assurer son déplacement axial. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de commande comprend un levier articulé et en ce que le tiroir a une extrémité fixée au levier, de manière que le tiroir se déplace axialement lorsque le levier pivote. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ceque le dispositif manuel de commande comprend un prolongemment fileté du tiroir, qui coopère avec le cylindre, et une poignée fixée audit prolongement et destinée à le faire tourner, de manière que le tiroir et ledit prolongement se déplacent axialement. 6. Dispositif d'amplification de forces, caractérisé en ce qu'il comprend un petit dispositif de commande à faible force, un vérin hydraulique comprenant un piston destiné à se déplacer alternativement dans un cylindre, une tige de piston passant à travers une extrémité du cylindre, une réserve de pression, deux cloisons dudit piston divisant le cylindre en trois chambres, la première étant délimitée par une extrémité du cylindre et la première cloison et communiquant avec la réserve de fluide sous pression, la seconde chambre étant délimitée par l'autre extrémité du cylindre et la seconde cloison et la troisième par les deux cloisons et communiquant avec le réservoir, la surface de travail de la face du piston tournée vers la première chambre étant égale à la moitié de la surface de travail et de la face tournée vers la seconde chambre, le piston comportant un alésage axial, un tiroir coulissant dans ledit alésage axial et associé à une extrémité au dispositif manuel de commande, et des passages reliant la première et la troisième chambre à la seconde, le tiroir fermant les passages de manière à faire communiquer sélectivement la seconde chambre avec la première ou la troisième lors du déplacement du tiroir.