Brevet FR2124071A1 — publié le 19720922

La présente invention concerne les vérins hydrauliques ou pneumatiques destinés à certaines applications particulières, dans lesquelles il est nécessaire que l'organe commandé puisse s'effacer sous l'action d'une force extérieure lorsque celle-ci dépasse une 5 valeur déterminée» A cet effet, il est habituellement prévu une bielle élastique interposée entre la tige mobile du vérin de commande et l'organe actionné par celui-ci» Cependant la présence d'une telle bielle élastique entraîne une complication de la structure de l'ensemble de l'appareil cor-10 respondant. Par ailleurs, l'adjonction d'une bielle de ce genre occasionne une augmentation notable du poids® De plus, un tel système ne permet pas d'obtenir une force antagoniste constante pendant toute la course d'effacement de l'organe commandé, car la force opposée par le ressort présente des 15 variations importantes pendant cette courseo C'est pourquoi la présente invention a pour but de supprimer ces divers inconvénients en réalisant m vérin, à fonctionnement hydraulique ou pneumatique, qui est agencé de manière que sa tige de manoeuvre puisse céder et se déplacer momentanément sous l'ac-20 tion d'une force extérieure, dépassant une valeur pré-déterminée, pour revenir ensuite dans sa position antérieure. Le dispositif prévu à cet effet dans ce vérin est conçu de façon à éviter les divers inconvénients inhérents aux systèmes comportant une bielle élastique ou analogue. 25 Le vérin selon l'invention est essentiellement caractérisé en ce que sa partie motrice se compose de deux éléments distincts, à savoir : la tige principale mobile portant le piston de commande ou équivalent, et une tige auxiliaire de manoeuvre, dont une partie est montée mobile à l'intérieur de la précédente tige» La partie 30 correspondante de cette tige auxiliaire porte un piston soumis à la pression d'un fluide qui tend à appliquer ce piston ou un épau-lement de la tige auxiliaire de manoeuvre en butée contre un épau-lement interne de la tige principale de commande. Ainsi la tige auxiliaire suit normalement le mouvement de celle-3 5 ci, mais peut se déplacer néanmoins par rapport à elle sous l'effet d'une force extérieure de valeur supérieure à la pression s'e-xerçant sur le piston de la tige auxiliaire® Cependant, dès que cette force extérieure vient à disparaître, la tige de manoeuvre se trouve repoussée dans sa position antérieure du fait de la 40 pression exercée par le fluide sous pression sur le piston porté 71 03536 2 2124071 par cette tige. Bien entendu la tige de manoeuvre d'un tel vérin ne peut céder qu'à une force extérieure tendant à repousser le piston porté par cette tige à 1'encontre de la pression du fluide s'exerçant sur 5 ce même piston» Mais, dans une forme de réalisation avantageuse, le vérin selon 1'invention est agencé pour que sa tige de manoeuvre puisse céder à une force extérieure s1exerçant indifféremment dans un sens ou dans l'autre. Dans cette forme de réalisation, la tige auxiliaire du vérin 10 porte deux pistons montés coulissant sur celle-ci et ménageant entre eux une chambre raccordée à une source de fluide sous pression tendant à les écarter pour maintenir chacun d'eux en butée contre deux épaulements prévus respectivement sur cette tige auxiliaire et à l'intérieur de la tige principale mobile. 15 Cependant d'autres particularités et avantages de l'objet de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante. Celle-ci est donnée en référence au dessin annexé à simple titre indicatif, et sur lequel : La figure 1 est une vue axiale en coupe d'un vérin selon l'inven-20 tion j Les figures 2 et 3 sont des vues similaires en coupe illustrant le fonctionnement de ce vérin ; La figure 4 est une vue axiale en coupe d'un exemple d'application d'un tel vérin ; 25 Les figures 5 et 6 sont des vues axiales en coupe de deux autres exemples d'application ; La figure 7 est une vue en coupe axiale d'une autre forme de réalisation d'un vérin selon l'invention. Conformément à la caractéristique essentielle de l'objet de 50 l'invention, la partie motrice du vérin représenté aux figures 1 à 3 se compose de deux éléments distincts, à savoir : une tige principale de commande 1 montée mobile à l'intérieur du corps fixe 2 et qui porte le piston ou organe équivalent de ce vérin, et une tige auxiliaire de manoeuvre 3 qui est partiellement engagée à 35 l'intérieur de la tige principale 1, cette dernière étant creuse. Ces deux tiges peuvent coulisser l'une par rapport à l'autre. L'une des extrémités de la tige auxiliaire fait saillie au dehors de la tige principale 1 et elle porte une pièce d'extrémité 4 destinée à être accouplée avec l'organe mobile à commander. 40 Sur sa partie qui est engagée à l'intérieur de la tige princi 71 03536 3 2124071 pale 1 , la tige auxiliaire 3 porte deux pistons librement coulissants 5a et 5b . Ceux-ci ménagent entre eux une chambre 6 raccordée à une source de fluide sous pression, ainsi qu'il sera décrit par la suite. 5 Le piston de commande porté par la tige principale 1 est formé par deux collets 7a et 7b délimitant entre eux une chambre annulaire 8. En regard de celle-ci, le corps 2 du vérin comporte un passage 9 de raccordement avec une source de fluide sous pression» Par ailleurs, la chambre annulaire 8 présente dans son fond un 10 passage de communication 10 débouchant à l'intérieur de la chambre 6 située entre les deux pistons 5a et 5b. Le corps du vérin comporte également deux conduits 11a et 11b débouchant dans l'une et l'autre de ses extrémités et qui peuvent être raccordés respectivement, à une source de fluide sous pression 15 et à une canalisation de retour vers le réservoir, ou vice versa, de façon à commander le déplacement de la tige principale 1 dans Tin sens' ou dans l'autre. Bien entendu, un distributeur de commande est prévu sur le circuit hydraulique ou pneumatique, de façon à assurer les raccordements voulus. 20 Le passage de communication 9 peut être raccordé au circuit principal d'alimentation du vérin, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un détendeur-purgeur, permettant de régler la valeur de la pression qui s'exerce sur les deux pistons 5a et 5b et qui tend à écarter ceux-ci. 2 5 Comme représenté sur la figure 1, chacun de ces pistons se trouve ainsi maintenu en butée, à la fois contre un épaulement 3a ou 3b prévu sur la tige auxiliaire 3 et un épaulement 1a ou 1b ménagé à l'intérieur de la tige principale 1» A ce sujet, on peut noter que 1'épaulement 1a est formé par un 30 bouchon 12 rapporté à l'intérieur de l'extrémité correspondante de cette tige principale. Quant à 1'épaulement externe 3b de l'extrémité opposée de la tige auxiliaire 3, il est formé par la. pièce extrême 4 rapportée sur cette tige. La course du piston de commande porté par la tige principale 1 35 est limitée d'un côté, par le fond du corps 2 du vérin et de l'autre, par un bouchon 13 rapporté dans l'extrémité correspondante àe ce corps» La présence du dispositif particulier ainsi prévu à l'intérieur du vérin ne gêne en aucune façon le fonctionnement normal de celui-40 ci : si le fluide sous pression est dirigé vers l'une des extrémi- 71 03536 4 2124071 mités du corps du vérin, par exemple à travers le conduit 11a, ceci provoque le déplacement de la tige principale 1 dans le sens de la flèche Fj «Or, dans son mouvement, cette tige entraîne la tige de manoeuvre 3 par appui de son épaulement interne 1a contre 5 le piston correspondant 5a» En effet, la pression, qui s'exerce à l'intérieur de la chambre 6, tend à maintenir écartés les deux pistons 5a et 5b , de sorte que la tige auxiliaire 3 se trouve effectivement entraînée, ce qui assure le déplacement de l'organe à commandero 10 Cependant si la tige auxiliaire 3 se trouve soumise à un effort de traction dont la valeur dépasse celle de la pression régnant à l'intérieur de la chambre 6, ceci provoque un déplacement de cette tige alors que la tige principale 1 reste dans sa position antérieure» En effet, dans un tel cas, le piston 5a se 15 déplace dans le même sens que la flèche 1?2 en comprimant le fluide contenu dans la chambre 6 et qui est refoulé à travers les passages 10 et 9» Mais dès que l'effort ~$2 diminue et descend au-dessous de la valeur du seuil prévu pour le déplacement indépendant de la tige 20 3, le piston 5a revient dans sa position initiale sous l'effet de la pression régnant dans la chambre 6. Il ramène alors la tige auxiliaire 3 dans sa position antérieure. Si cette tige est soumise à un effort de poussée s'exerçant en sens inverse, le fonctionnement est alors similaire. En effet, 25 c'est le piston 5b qui se déplace alors dans ce sens en refoulant le fluide contenu dans la chambre 6. Mais dès que l'effort Fj vient à diminuer, ce piston 5b reprend sa place initiale en ramenant la tige auxiliaire 3 dans sa position antérieure. 30 Bien entendu, ce phénomène peut se produire quelle que soit la position occupée par la tige principale 1 du vérin. En conséquence, la tige de manoeuvre 3 peut se déplacer dans le senB d'une sollicitation extérieure si la force de celle-ci dépasse la valeur de la pression régnant à l'intérieur de la chambre 6. Cette près— 35 sion , qui tend à assurer le maintien des deux pistons 5a et 5b dans une position écartée, constitue donc la pression de consigne déterminant le seuil au delà duquel la tige de manoeuvre peut céder à une sollicitation extérieure. Comme on peut le constater, le dispositif ainsi prévu présente 40 de nombreux avantages par rapport aux systèmes comportant une 71 03536 5 2124071 bielle élastique à ressort» Parmi ces avantages, les plus importants sont la réduction d'encombrement et de poids résultant de l'intégration du dispositif à l'intérieur même du vérin, la constance de la force opposée aux sollicitations extérieures et qui 5 est toujours égale à la pression régnant dans la chambre 6 , et enfin, la possibilité de régler cette pression qui détermine le seuil de déclenchement» En effet, il suffit de prévoir à cet effet, un détendeur-purgeur sur la canalisation aboutissant à cette chambre. 10 Du fait même de ses avantages, le présent vérin peut faire l'objet de nombreuses applications» Ainsi, il peut être employé, par exemple pour commander deux mécanismes, en réalisant une possibilité de débrayage vis-à-vis de l'un de ceux-oio A cet effet, le premier mécanisme est attelé à une pièce d'extrémité 14 portée par 15 le bouchon 12, tandis que le second est attelé à la pièce d'extrémité 4. En conséquence, ce second mécanisme n'est actionné par la tige de manoeuvre 3 que s'il existe une pression de maintien à l'intérieur de la chambre 6. De ce fait, il est possible de débrayer ce mécanisme en interrompant l'arrivée du fluide sous pression à l'in-20 térieur de la chambre 6 et en mettant l'orifice 9 en communication avec un réservoir de décharge. La figure 4 représente l'application du vérin selon l'invention à un dispositif de commande d'un verrouillage. Le verrou correspondant consiste en un galet 15 porté par un levier pivotant 16 , ce 25 galet étant destiné à être engagé dans un logement 17 ménagé à la périphérie d'une came rotative 18. Une bielle 19 assure l'accouplement du levier 16 avec la pièce d'extrémité 4 portée par la tige auxiliaire de manoeuvre 3. Si le vérin est ramené prématurément en position de verrouil-30 lage par une commande séquentielle, le galet 15 ne peut pas s'engager dans le logement correspondant 17» Cependant un déplacement relatif peut se produire entre la tige de manoeuvre 3 et la tige de commande 1 comme représenté sur la figure 4. Dans ces conditions, dès que le logement 17 arrive en regard du galet 15 , le verrouil-35 lage se produira effectivement sous l'action de la pression régnant à l'intérieur de la chambre 6» En effet, cette pression tend à repousser le piston 5b avec la tige de manoeuvre pour engager le galet 15 dans le logement 17. La figure 5 représente un autre exemple d'application du présent 71 03536 e 2124071 vérin® Cet exemple est relatif au montage en duplex de deux vérins asservis à une entrée commune et qui constituent deux servocommandes aboutissant également à une sortie commune, par exemple une commande de timonerie ou autre dans un avion, 5 Ces servo-commandes sont doublées de façon à assurer une plus grande sécurité de fonctionnement» Du reste, elles sont alimentées par deux circuits hydrauliques séparés et chacune d'elles peut assurer à elle seule, la commande en cas de défaillance de l'autre® Normalement, ces deux servo-commandes fonctionnent de façon 10 simultanée» Cependant leur synchronisation ne peut pas être absolument parfaite» C'est pourquoi il est nécessaire de prévoir m dispositif permettant que l'un des deux vérins ait une prédominance sur l'autre» Ceci permet d'éviter les contraintes qui seraient provoquées par une différence de position des deux vérins due aux 1 5 imperfections des asservissements» Cependant ce dispositif doit par ailleurs permettre que le second vérin puisse assurer la commande voulue en cas de défaillance du premier® Or, le vérin selon l'invention est apte à résoudre ce problème 20 de façon particulièrement avantageuse® C'est pourquoi dans l'exemple représenté à la figure 5, le premier vérin 20 est un vérin normal, tandis que le second est un vérin 2a selon l'invention® La tige de manoeuvre 21 du premier vérin est accouplée de façon positive avec l'organe sur lequel 2 5 est attelé en 22 l'élément de sortie de la timonerie correspondan te» La commande de ce vérin est assurée par un distributeur, désigné par la référence générale 23, qui est lui-même commandé par lin levier différentiel 24 accouplé avec l'organe unique de commande d'entrée 25® 30 Cependant il convient de noter que le circuit de commande de ce premier vérin comporte un by-pass désigné par la référence générale 26 et qui est prévu entre les deux canalisations aboutissant à l'une et l'autre extrémités de la chambre de ce vérin. Le piston 27 de ce by-pass est normalement maintenu en position de ferme— 35 ture par la pression qui règne dans le distributeur de commande 23» Dans ces conditions, en cas de disparition accidentelle de la pression dans ce circuit, le by-pass 26 se trouve ouvert, ce qui entraîne la neutralisation du vérin 20. Quant au second vérin 2a de cet appareillage, il est commandé 71 03536 7 2124071 par \an distributeur 23a actionné par un levier différentiel 24a accouplé avec l'organe unique de commande d'entrée 25» Par ailleurs la pièce d'extrémité 4 de la tige auxiliaire de manoeuvre 3 de ce vérin est accouplée avec l'organe sur lequel est attelé en 22, 5 l'élément de sortie de la timonerie» le circuit de commande de ce vérin comporte une dérivation aboutissant au passage de communication 9 destiné à assurer l'alimentation de la chambre 6 située entre les deux pistons 5a et 5b, Cependant un détendeur-purgeur, désigné par la référence générale 10 28, est monté sur le trajet de cette dérivation. Grâce à un organe de réglage 29, accessible de l'extérieur, il est ainsi possible de régler la valeur de la pression régnant à l'intérieur de la chambre 6, Ce second vérin 2a est en mesure de transmettre la force né-15 cessaire pour assurer le mouvement voulu de l'organe commandé et ce, en cas de défaillance du premier vérin 20. Cependant, lors du fonctionnement normal, la force fournie par le second vérin 2a peut s'ajouter ou se retrancher à celle fournie par le premier vérin 20, Celui-ci doit donc avoir une force 20 double, car pendant le fonctionnement simultané des deux vérins c'est'lui qui est prédominant» Si le dispositif de neutralisation prévu à l'intérieur du vérin 2a permet une course totale de la tige de manoeuvre 3, la défaillance de ce vérin ne peut en aucune façon perturber le fonctionnement 25 de l'ensemble qui est assuré par le seul vérin 200 Cependant si ce dispositif de neutralisation permet seulement le rattrapage des asservissements, le vérin 2a doit être équipé lui-même d'un by-pass automatique mettant en communication les deux extrémités de sa chambre quand aucune pression n'existe dans son 30 circuit de commande. Ceci permet alors que la timonerie fonctionne normalement sous l'action du seul vérin 20. la figure 6 représente un autre exemple d'application du même genre. En effet, il s'agit d'un appareillage comportant deux servocommandes , dont l'une doit avoir une prédominance sur l'autre, 35 Cependant, la commande des deux vérins correspondants 20b et 2b est assurée par deux servo-valves 32 et 33 à fonctionnement électrique. les commandes d'entrée ne sont donc plus mécaniques, mais électriques. Le montage est le même que dans le cas précédent, de sorte que le fonctionnement reste le même. Il convient simplement 40 de noter que la position de la tige de manoeuvre 21 ou 1 de chaque 71 03536 8 2124071 vérin est contrôlée par un capteur de position 30 ou 31• Bien entendu les exemples d,utilisation décrits ci-dessus ont été représentés à simple titre indicatif® En effet le vérin selon l'invention peut faire l'objet de nombreuses autres applica-5 tions. A ce sujet, il convient de noter que l'utilisation de ce vérin est particulièrement avantageuse dans le cas des applications illustrées aux figures 5 et 6 et qui concernent des dispositifs de servo-commandes destinés à équiper des avions. En effet, le vérin 10 selon l'invention permet une réduction de poids et d'encombrement, ce qui présente de grands avantages» Par ailleurs, ainsi qu'il a déjà été indiqué, le présent vérin permet d'opposer une force de valeur constante pendant toute la course d'effacement de sa tige de manoeuvre. Il est de plus possi-15 ble de régler à volonté la valeur de cette force, qui détermine le seuil de déclenchement. Il va de soi que la présent vérin n'est pas limité à la seule forme de réalisation décrite précédemment. Du reste la figure 7 . représente une autre forme de réalisation déjà mentionnée et dont 20 la conception est telle que la tige de manoeuvre puisse céder à une force extérieure s'exerçant dans un seul sens. Dans cette forme de réalisation, la tige auxiliaire de manoeuvre 3c du vérin correspondant porte un seul piston 5c solidaire de celle-ci. Ce piston ferme une chambre 6ç ménagée à l'intérieur de 2 5 la tige principale de commande 1c. Comme précédemment, le piston porté par cette tige est formé par deux collets 7 a et 7 b délimitant une chambre annulaire 8 en regard de laquelle le corps 2c du vérin comporte un passage 9 communiquant avec une source de fluide sous pression. Dans le fond 30 de la chambre 8, la tige 1c présente un ou plusieurs passages débouchant dans la chambre intérieure 6c. Ainsi la pression s'exerçant sur le piston 5c tend à l'appliquer contre un épaulement 1b prévu à l'intérieur de la tige principale 1c. Dans ces conditions, la tige auxiliaire 3c suit norma-35 lement les déplacements de la tige principale 1 _ç0 Cependant si cette tige auxiliaire est soumise à une force extérieure F4 s'exerçant dans le sens inverse de l'action de la pression du fluide sur le piston 5o, et si cette force est de valeur supérieure à l'action de cette pression, la tige auxiliaire 40 peut reculer momentanément comme représenté sur la figure 7. Mais 71 03536 9 2124071 dès que la valeur de cette force décroit, la tige auxiliaire 3c reprend sa position antérieureo « 71 03536 10 2124071 REVENDICATIONS 1.- Vérin hydraulique ou pneumatique caractérisé en ce que sa partie motrice se compose de deux éléments distincts susceptibles de se déplacer l'un par rapport à l'autre, à savoir s la tige principale mobile portant le piston de commande ou 5 équivalent, et une tige auxiliaire de manoeuvre, dont une partie engagée à l'intérieur de la précédente tige, porte un piston soumis à la pression d'un fluide qui tend à appliquer ce piston ou un épaulement de la tige auxiliaire de manoeuvre en butée contre un épaulement interne de la tige principale 10 de commande, de sorte que la tige auxiliaire suit normalement le mouvement de celle-ci, mais peut se déplacer néanmoins par rapport à elle sous l'effet d'une force extérieure de valeur supérieure à la pression s'exerçant sur le piston de la tige auxiliaire. 15 2.- Un vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston porté par la tige principale est formé par deux collets délimitant entre eux une chambre annulaire en regard de laquelle le corps du vérin comporte un passage de raccordement à une source de fluide sous pression, le fond de cette chambre 20 annulaire présentant un passage de communication avec une chambre ménagée à 1'intérieur de la tige principale et dans laquelle se trouve placé le piston porté par la tige auxiliaire. 3.- Un vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que la 25 tige auxiliaire porte deux pistons, montés coulissant sur celle- ci, et ménageant entre eux une chambre raccordée à une source de fluide sous pression tendant à les écarter pour maintenir chacun d'eux en butée contre deux épaulements prévus respectivement sur cette tige auxiliaire et à l'intérieur de la tige principale mobile• 4.- Un vérin selon la revendication 3, caractérisé en ce que le piston porté par la tige principale est formé par deux collets délimitant entre eux une chambre annulaire en regard de laquelle le corps du vérin comporte un passage de raccordement à une source de fluide sous pression, le fond de cette chambre annulaire présentant un passage de communication avec la chambre intérieure ménagée entre les deux pistons portés par la 1 03536 n 2124071 tige auxiliaire de manoeuvre» Un vérin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un détendeur-purgeur est disposé sur le trajet du conduit aboutissant suivant le cas, à la chambre contenant le piston unique porté par la tige auxiliaire de manoeuvre, ou à la chambre comprise entre les deux pistons montés sur cette tige auxiliaire, ce détendeur-purgeur permettant de régler la valeur du seuil à partir duquel cette tige est susceptible de céder à une force extérieure de valeur déterminée.