Brevet FR2171893A1 — publié le 19730928

La présente invention concerne les moteurs hydrauliques du genre vérin double effet, c'est-à-dire du genre comportant un piston monté mobile dans un cylindre dont chacune des extrémités est susceptible d'entre reliée à une source de fluide de commande sous pression sous la dépendance d'un tiroir d'inversion mobile entre une première position pour laquelle ledit piston est commandé en déplacement vers une première extrémité dudit cylindre et une deuxième position pour laquelle ledit piston est commandé en déplacement vers une deuxième extrémité de ce cylindre. Dans les moteurs hydrauliques de ce type connus à ce jour, le tiroir d'inversion est mobile à l'encontre de ressorts et il est usuel de lui associer des moyens d'encliquetage, à billes par exemple, pour son verrouillage temporaire sur le piston ou un organe solidaire de celui-ci, et/ou sur un organe fixe La présence d'organes mécaniques tels que ressorts ou encliquetage à billes est une sujétion, ces organes étant toujours susceptibles de grippage, voire méme de rupture. En pratique, il est admis, pour ménager ces organes mécaniques, de limiter la cadence de travail de tels moteurs hydrauliques à des valeurs relativement faibles. Par ailleurs, le positionnement du vérin d'inversion étant assuré par de tels moyens mécaniques, il est à la merci d'une défaillance de ceux-ci ; il en résulte que lorsqu'une telle défaillance intervient cette inversion peut ne pas être assurée, alors que la pression du fluide de commande est maintenue, ce qui peut conduire à une détérioration grave, voire irréversible de l'ensemble du moteur hydraulique. La présente invention a pour objet un moteur hydraulique permettant de pallier ces inconvénients. Ce moteur hydra41ique est du genre comportant un piston monté mobile dans un cylindre dont chacune des extrémités est susceptible d'entre reliée à une source de fluide sous pression sous la dépendance d'un tiroir d'inversion mobile entre une première position pour laquelle ledit piston est commandé en déplacement vers une première extrémité dudit cylindre et une deuxième position pour laquelle ledit piston est commandé en déplacement vers une deuxième extrémité de ce cylindre, et est caractérisé en ce que le tiroir d'inversion est lui-meme commandé par le méme fluide que ledit piston, sous la dépendance d'un tiroir de commande entre lequel et ledit piston sont établis des moyens d'entratnement débrayables. Ainsi le tiroir d'inversion est un organe dépourvu de tout ressort et de tout moyen d'encliquetage ou autre organe mécanique; il peut donc titre particulièrement léger, tout en présentant une grande sécurité de fonctionnement du fait méme de sa simplicité. En outre son positionnement étant assuré par la pression même du fluide de commande, ce positionnement se fait de manière particulièrement store. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue en coupe axiale partielle d'un moteur hydraulique suivant l'invention ; les figures 2 et 3 sont des vues analogues à la figure 1 et illustrent le fonctionnement de ce moteur la figure 4 est une vue analogue à la figure 1 et concerne un autre mode de réalisation la figure 5 est une vue en bout de ce deuxième mode de réalisation les figures 6, 7 et 8 sont des vues analogues à la figure 4 et illustrent le fonctionnement de ce deuxième mode de réalisation. Les figures 1 et 3 concernent l'application de l'invention à un moteur hydraulique à deux sorties, ctest-à-dire à un moteur hydraulique comportant un piston 10 qui est mobile dans un cylindre 11 et qui est solidaire de deux tiges de piston 12A, 12B s'étendant axialement de part et d'autre dudit piston. A un tel moteur est associée une source de fluide sous pression (non représentée) reliée par un débouché 13 à un bloc de commande 14, ce débouché 13 étant susceptible d'être raccordé aux deux extrémités 15A, 15B du cylindre 11 sous la dépendance d'un tiroir d'inversion 16 monté mobile dans un alésage 17 du bloc 14. Ce tiroir d'inversion 16 comporte à ses extrémités deux portées de guidage 18A, 18B et entre celles-ci deux portées de commande 19A, 19B. Le débouché 13 de la source de fluide sous pression communique avec l'alésage 17 par une gorge médiane 20 de celui-ci. De part et d'autre de cette gorge sont disposées d'une part des gorges 21A, 21B raccordées par des conduits 22A, 22B aux extrémités 15A, 15B du cylindre 11, et d'autre part deux gorges 23A, 23B raccordées par des conduits 24A, 24B à une quelconque enceinte de décharge. Le débouché 13 de la source de fluide sous pression communi- que également avec un deuxième alésage 30 du bloc 14, par une gorge médiane 31 de cet alésage. Dans cet alésage 30 est monté mobile un deuxième tiroir 32 dit ci-après tiroir de commande que des moyens d'entrainement débrayables, non détaillés pour le présent mode de réalisation, relient au piston 10 ; de tels moyens d'entratnement débrayables seront ultérieurement détaillés pour un autre mode de réalisation de l'invention. De part et d'autre de la gorge médiane 31 de l'alésage 30 sont ménagées des gorges 33A, 33B reliées respectivement par des conduits 34A, 34B aux extrémités inverses de l'alésage 17, c'està-dire respectivement à celles de ces extrémités qui correspondent aux portées de guidage 18A, 18B du tiroir d'inversion 16 coulissant dans cet alésage 17. Enfin sont également prévues dans l'alésage 30 des gorges 35A, 35B qui permettent le raccordement de cet alésage 30 aux conduits de décharge 24A, 24E. Pour une première position du tiroir d'inversion 16, représen- tée à la figure 1, le débouché 13 de la source de fluide sous pression est par exemple en relation avec l'extrémité 15A du cylindre 11, par successivement la gorge 20, la gorge 21A et le conduit 22A ; le piston 10 se déplace par suite dans le sens de la flèche 36 de la figure 1, cependant que l'extrémité 15B du cylindre 11 est à la décharge par le conduit 22B, les gorges 21B et 23B de l'alésage 17 du bloc 14, et le conduit 24B, Conjointement, et du fait de la position occupée par le tiroir de commande 32 dans l'alésage 30, la pression de fluide est appliquée en bout de la portée de guidage 18B du tiroir d'inversion 16, par successivement les gorges 31 et 33A de l'alésage 30 du tiroir de commande 32, et le conduit 34A associé ; le positionnement du tiroir d'inversion 16 se trouve ainsi assuré, avec une grande simplicité et une grande sûreté, par le mEme fluide que celui qui ccm- mande le piston 10. Lorsque ce dernier, sous la poussée de ce fluide, arrive au voisinage de l'extrémité 15B du cylindre 11, figure 2, il entrain le tiroir de commande 32, à l'aide des moyens d'entratnement débrayables prévus à cet effet, et ce tiroir de commande 32 passe de sa première position représentée à la figure 1 à sa deuxième position représentée à la figure 2. Pour cette dernière position, la pression du fluide de commande est maintenant appliquée en bout de la portée de guidage 18A du tiroir d'inversion 16 par, successivement, les gorges 31 et 33B de l'alésage 30 et le conduit 34B. Le tiroir d'inversion 16 se déplace dès lors à son tour de sa première position, représentée sur les figures 1 et 2, à sa deuxième position représentée à la figure 3. Pour cette dernière position le débouché 13 de la source de fluide sous pression est en relation maintenant avec l'extrémité 15B du cylindre 11 par, successivement, les gorges 20 et 21B de l'alésage 17 et le conduit 22B, cependant que c'est maintenant l'extrémité 15A du cylindre 11 qui est à la décharge par le conduit 22A, les gorges 21A, 23A de l'alésage 17, et le conduit 24A. Le piston 10 amorce donc un mouvement de retour et le poursuit jusqu a parvenir au voisinage de l'extrémité 15A du cylindre 11 où un nouveau cycle commence. Les figures 4 à 8 illustrent l'application de l'invention à un moteur hydraulique du type à sortie unique, c'est-à-dire à un moteur sur le piston 10 duquel n'est solidarisée qu'une tige de piston 12. De préférence, et pour des raisons qui apparattront ci-après, la section S1 de la tige de piston 12 est égale à la moitié de la section S2 du cylindre 11 dans lequel coulisse le piston 10. L'extrémité 15B de ce cylindre 11 qui correspond à la tige de piston 12 est raccordée en permanence, en 22B, à la source de fluide sous pression, tandis qu'entre son extrémité 15A et cette source de fluide sous pression est interposé un bloc de commande 14 du type de celui décrit ci-dessus. Dans ce bloc 14 on reconnaît le débouché 13 de la source de fluide sous pression, l'alésage 17 dans lequel coulisse le tiroir d'inversion 16, et l'alésage 30 dans lequel coulisse le tiroir de commande 32. On reconnatt encore les gorges 31, 33A, 33B et 35A, 35B prévues dans cet alésage 30, la gorge 31 communiquant avec le débouché 13 de la source de fluide sous pression, les gorges 33A, 33B communiquant par des conduits 34A, 34B avec les extrémités inverses de l'alésage 17, et les gorges 35A, 35B communiquant avec des conduits de décharge 24A, 24B. Le tiroir de commande 32 est creusé d'un alésage interne 50 présentant un épaulement 51. Dans cet alésage 50 est disposée une tirette de commande 52 dont l'une des extrémités forme une tête 53 présentant un épaulement 54 destiné à coopérer en butée avec l'épaulement 51 de l'alésage interne du tiroir de commande 32. A son autre extrémité la tirette 52 est filetée et est engagée dans un logement 55 ménagé dans le piston 12 ; dans ce logement 55 une noix taraudée 57 dont la surface est tronconique, est vissée sur l'extrémité filetée de la tirette 52 et un ressort est interposé entre cette noix 57 et un bouchon 58 obturant le logement 55 du piston 12, en sorte que la noix 57 est sollicitée en butée contre l'extrémité interne dudit logement 55, qui présente à cet effet un profil tronconique complémentaire de celui de ladite noix. Pour des raisons qui apparattront ultérieurement, le bouchon 58 présente à sa surface une rainure diamétrale 60, et la tête 53 de la tirette 52 est creusée d'un logement axial 61 qui débouche latéralement en 62 au-delà de son épaulement 54. Comme précédemment le tiroir d'inversion 16 présente deux portées de guidage 18A, 18B et, entre celles-ci, deux portées de commande 19A, 19B. A ces portées sont associées, d'une part, deux gorges 20A, 20B qui communiquent l'une et l'autre avec le débouché 13 de la source de fluide sous pression, et d'autre part deux gorges 21A, 21B qui, l'une et l'autre, sont en liaison par un conduit 22 avec l'extrémité 15R du cylindre llc Enfin sont en outre prévues deux autres gorges 23A, 23B qui communiquent respectivement avec des conduits de décharge 24A, 24B. Le fonctionnement de ce mode de réalisation est sensiblement analogue à celui décrit ci-dessus. Dans la position représentée à la figure 4, le débouché 13 de la source de fluide sous pression est en liaison par les gorges 20A, 20B et le conduit 22 avec l'extrémité 15A du cylindre 11 dans lequel coulisse le piston 10. Par suite celui-ci reçoit sur sa face correspondante la pression du fluide de commande, suivant sa pleine section 821 tandis qu'il recoit sur sa face opposée cette même pression mais suivant sa section réduite S1O Le piston 10 se déplace donc en direction de l'extrémité 15B du cylindre 11 suivant la flèche 65 de la figure 4. Lorsque l'épaulement 54 de la tête 53 de la tige de commande 52 vient au contact de l'épaulement 51 de l'alésage interne 50 du tiroir de commande 32, figure 6, la tige de commande 52, entraînée par le piston 10, entrain à son tour le tiroir de commande 32, et celui-ci passe de sa première position, représentée à la figure 6, à sa deuxième position, représentée à la figure 7. I1 en résulte que le débouché 13 de la source de fluide sous pression est alors en communication avec celle des extrémités de l'alésage 17 qui correspond à la portée de guidage 18A du tiroir d'inversion 16 Ce dernier passe alors de sa première position représentée à la figure 7 à sa deuxième position représentée à la figure 8. Pour cette deuxième position l'extrémité 15A du cylindre 11 est mise en communication avec les conduits de décharge 24A, 24B par, respectivement, le conduit 22 et les gorges 23A et 23B. Dès lors la pression du fluide de commande n'est appliquée que sur celle des faces de section réduite S2 qui correspond à 'extrémité 15B du cylindre 11, par le conduit 22B, et le piston amorce lU/n mouvement de retour inverse de celui décrit ci-dessus. Comme la section S2 est sensiblement égale à la moitié de la section pleine S1, ce mouvement de retour se fait à une vitesse sensiblement égale à celle du mouvement aller décrit ci-dessus, pour laquelle la pression différentielle entre les deux faces S1, S2 du piston 10 était seule à prendre en considération. Lors de ce mouvement de retour l'huile chassée par la tirette de commande 52 traverse la tête 53 de cette tirette gracie au logement axial 61 et au passage 62 que comporte cette tête Conjointement l'huile chassée par le piston 10 gagne les conduits de décharge 24A, 24B, grâce notamment à la rainure diamétrale 60 que comporte le bouchon 58. Lorsque ce bouchon vient au contact du tiroir de commande 32, il le repousse et ce tiroir de commande passe de sa deuxième position représentée sur les figures 7 et 8 à sa première position représentée sur les figures 4 et 6. Un nouveau cycle commence. De préférence, le tiroir d'inversion 16 est muni en bout de dash-pots 70A, 70B ou autres moyens d'amortissement pour éviter les coups de bélier. Un vissage de la tirette de commande 52 dans la noix 57 permet de régler la course du piston 10 dans le cylindre 11. Le montage élastique de cette tirette sur ce piston permet d'en éviter une détérioration au cas où elle viendrait à se gripper dans le tiroir de commande 32. Le moteur hydraulique selon l'invention est avantageusement susceptible de travailler à des pressions élevées supérieures à 700 bars par exemple et à des cadences élevées, de l'ordre de 120 coups par minute par exemple, de telles cadences étant rendues possibles par le fait que le tiroir d'inversion 16 est commandé positivement par le mante fluide qui assure la commande du moteur hydraulique, à l'exclusion de tout dispositif mécanique tel que ressort et sans qu'intervienne un quelconque moyen d'encliquetage. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et représentées, mais englobe toute variante d'exécution et/ou de combinaison de leurs divers éléments. En particulier les moyens d'entratnement débrayables prévus entre la tirette de commande et le tiroir de commande pourraient titre autres que les moyens de butée plus particulièrement décrits. De même la noix 57 pourrait autre réglable en position sur la tirette de commande par tout autre moyen que le filetage prévu à cet effet. Enfin s'agissant d'un moteur à sortie unique, les extrémités du cylindre de celui-ci pourraient étre l'une et l'autre et alternativement reliées à la source de fluide sous pression et à la décharge, pour une vitesse différente du piston dans un sens de déplacement par rapport à sa vitesse dans l'autre sens de déplacement. REVENDICATIONS 1. Moteur hydraulique du genre comportant un piston monté mobile dans un cylindre dont chacune des extrémités est susceptible d'être reliée à une source de fluide sous pression sous la dépendance d'un tiroir d'inversion mobile entre une première position pour laquelle ledit piston est commandé en déplacement vers une première extrémité dudit cylindre et une deuxième position pour laquelle ledit piston est commandé en déplacement vers une deuxième extrémité dudit cylindre, un tel moteur hydraulique caractérisé en ce que ledit tiroir d'inversion est lui-meme commandé par le même fluide que ledit piston, sous la dépendance d'un tiroir de commande entre lequel et ledit piston sont établis des moyens d'entrainement débrayables. 2 Moteur hydraulique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que pour un sens de déplacement au moins lesdits moyens d'entratnement débrayables sont des moyens de butée. 3 Moteur hydraulique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le tiroir de commande est creusé d'un alésage interne dans lequel est disposée une tirette attelée au piston, ladite tirette présentant à son extrémité la plus éloignée dudit piston un épaulement adapté à coopérer en butée avec un épaulement interne dudit tiroir de commande, pour constitution de moyens d'entrai- nement débrayables. 4. Moteur hydraulique suivant la revendication 1; caractérisé en ce que le tiroir de commande a une extrémité adaptée à coopérer en butée avec le piston, pour constitution de moyens d'entraînement débrayables. 5. Moteur hydraulique suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrémité de la tirette qui présente un épaulement est creusée d'un logement axial débouchant latéralement au-delà dudit épaulement. 6. Moteur hydraulique suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la surface du piston avec laquelle le tiroir de commande coopère en butée présente une rainure. 7. Moteur hydraulique suivant la revendication 3, caractérisé en ce que, dans un sens, la tirette est attelée élastiquement au piston, par un ressort qui prend appui, d'une part sur une noix calée de manière réglable en position sur ladite tirette, dans un alésage du piston, et d'autre part sur un bouchon rapporté sur ledit piston pour obturer ledit alésage. 8. Moteur hydraulique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une au moins des extrémités du tiroir d'inversion est munie d'un dispositif d'amortissement, du type dash-pot par exemple. 9. Moteur hydraulique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que s'agissant d'un piston à une seule sortie la source de fluide est reliée en permanence à celle des extrémités du cylindre associé qui correspond à cette sortie, tandis que l'autre extrémité de ce cylindre est reliée à ladite source sous la dépendance du tiroir d'inversion. 10. Moteur hydraulique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, s'agissant d'un piston à deux sorties, les extrémités du cylindre associé sont l'une et l'autre alternativement reliées tantôt à la source de fluide, tan tôt à une décharge, sous la dépendance du tiroir d'inversion.