Brevet FR2193940A1 — publié le 19740222

La présente invention concerne un cylindre hydraulique avec course à vide rapide et course de travail, contenant un piston de course rapide de petite section transversale et un piston de travail à grande section transversale accouplé au premier piston. Cet appareil possède un canal de passage pourvu d'un corps obturateur et placé sous l'effet du fluide de pression qui actionne le piston de course rapide. Le corps obturateur et le piston de travail sont constitués, avec interposition d'au moins un ressort, comme une soupape se fermant en dépendance de la pression, la chambre de pression du piston de travail étant en communication à travers une soupape de connexion avec l'amenée de fluide hydraulique et le corps obturateur pour le passage dans le piston de travail étant constitué comme un manchon qui est supporté coulissant sur la tige de piston du côté entrainement, Ce mode de réalisation connu présente différents inconvénients.Le corps obturateur constitué par un manchon s1 étend à travers la garniture d'étanchéité de la chambre de pression et reste dans chacune des positions possibles, entouré par la garniture d'étanchéité. En raison du frottement ainsi causé, il faut appliquer pour la commutation de la course rapide sur la course de travail, une pression plus élevée que celle qui serait nécessaire dans la conduite d'amenée d'huile hydraulique. Les conditions de frottement se modifient, en outre d'une manière incontrolable avec l'usure de la garniture. Il en résulte qu'il est très difficile de maintenir pendant longtemps des conditions définies lors de la commutation de la course rapide sur la course de travail. Le manchon allongé a, en outre, une masse déterminée qui intervient dans l'accélération lors de la commutation.Il en résulte un besoin-de force dynamique relativement élevé pour cette commutation dans les cas où un cherche à avoir une vitesse de course de travail plus élevée, par exemple lors de l'emploi de tels appareils dans des chaines de rivetage, de matriçage ou d'estampage. Cependant, un inconvénient spécial réside en ce que, pour des raisons de construction, la soupape de mise en connexion séparée ne peut pas être introduite dans de petits appareils d'une force de 15 à 20 kN, ainsi qu'ils sont prévus pour de nombreux emplois cités ci-dessus, et également pour l'application par pression d'électrodes de soudage dans la fabrication de nappes de grillage en acier de construction0 La présente invention a pour but de réaliser un cylindre de travail du gEnre mentionné ci-dessus qui ne présente pas ces inconvénients. L'appareil de l'invention est caractérisé en ce-que le manchon s'étend au maximum jusqu'à la garniture d'étanchéité de la tige de piston côté entrainement par rapport à la chambre de pression du piston de travail, et, pour son entraînement de coulissement il présente un épaulement annulaire intérieur qui est disposé dans un premier canal annulaire qui est en liaison à travers un alésage axial de la tige de piston avec l'amenée d'huile hydraulique, un second canal annulaire étant disposé sur la tige de piston, également en liaison avec 11 amenée d'huile hydraulique, de telle sorte que, lors du coulissement du manchon, il est libéré par celui-ci, le diamètre d'étanchéité de la tige de piston côté sortie étant d'une manière connue inférieur à celui de la tige de piston côté entraine- ment. Avec ce mode de construction, le manchon peut être prévu très petit et léger et il n'est pas en permanence sous l'influence du frottement d'une étanchéité quelconque. La soupape de connexion est intégrée dans le manchon. La solution conforme à l'invention présente alors l'avantage particulier que toutes les pièces, même dans des cylindres de travail prévus pour des forces de quinze kN, environ, pour lesquelles un diamètre extérieur d'environ 50 millimètres suffit, peuvent encore être fabriquées d'après les méthodes de la mécanique classique.En conséquence, l'appareil de l'invention est également avantageux par rapport aux cylindres de travail connus, avec course rapide et course de travail, dans lesquels le piston de travail présente une sortie centrale avec corps de fermeture en forme d'haltère Dans ce cas, en raison de la petitesse des pièces pour un cylindre de 50 mm de diamètre extérieur, les méthodes de fabrication de mécanique fine avec leur codt élevé sont nécessaires. l'invention n1 est cependant pas limitée à l'application à de petits cylindres de travail de l'ordre de grandeur indiqué. La description ci-après se rapporte à un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et expliqué avec références aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 montre un cylindre de travail lors du début de la course rapide, ou lors de la course de retour du piston, et la figure 2 montre le même cylindre de travail après la commutation sur la course de travail0 Le cylindre de travail hydraulique 1 possède l'orifice d'amenée 2 et l'orifice de sortie 3 pour l'huile hydraulique. L'agrégat de piston se compose du piston de travail 4 avec la tige de piston 5 côté entrainement et la tige de piston 6 côté sortie. La tige de piston 5 est étanchée en 7 et 8 et la tige de piston 6 est étanchée en 9. Les garnitures d'étanchéité ne sont pas représentées dans un but de simplicité.Le diamètre d'étanchéité en 8 et plus grand que ceux en 7 et 9. Entre les étanchéités 7 et 8 se trouve la chambre de pression 10 pour le piston de course rapide. Elle est formée par un épaulement 11 de la tige de piston 5. Le piston de travail 4 possède une couronne d'orifices de sortie 12. La chambre de pression du piston de travail est désignée par 13. Tourné vers elle, le piston de travail possède un renfoncement en forme de plat avec un épaulement annulaire 14. Sur la tige de piston 5 côté entrainement est monté à coulissement, comme corps d'obturation, le manchon 15. Entre le manchon 15 et le piston de travail 4 est disposé un ressort 16, qui s'appuie sur les deux pièces. Les pièces 14, 15 et 16 forment ensemble une soupape qui peut être fermée contre la pression du ressort 160 Comme entraînement pour son coulissement, le manchon 15 présente un épaulement annulaire 17, auquel correspond canal annulaire 18 sur la tige de piston 5. Sur celle-ci se trouve encore un autre canal annulaire 19. Les deux canaux annulaires sont réunis par un alésage axial 20 et un perçage transversal 21, avec la chambre de pression 10 du piston à course rapide et ainsi avec l'amenée d'huile hydraulique. Le mode de travail u cylindre hydraulique décrit est le suivant Pour déplacer l'agrégat de piston en direction de travail, on applique à l'orifice 2 de l'huile hydraulique sous pression. Celle-ci agit sur l'épaulement annulaire 11, qui constitue le piston à course rapide. En conséquence, la totalité de l'agrégat de piston 4, 5, 6 est maintenait déplacée en course rapide vers la gauche, car l'épaulement annulaire 11 ne forme qu'unie petite surface effective de piston. L'huile hydraulique, qui se trouve sur le côté gauche du piston de travail peut alors, sans rencontrer de résistance notable, s'écouler à travers les orifices de sortie 12 sur le côté droit du piston de travail, car, en raison du ressort 16, le manchon 15 reste, pendant la course rapide, dans sa position extrême de droite. La pression de l'huile hydraulique, qui règne dans la chambre 10, règne également, en raison des perçages 21 et 20, dans les canaux annulaires 18 et 19 et elle agit par conséquent également sur l'épaulement annulaire 17 du manchon 15. Aussitôt que la tige de piston 6 est appliquée sur une résistance de travail, par exemple, un corps à estamper, la pression de l'huile hydraulique s'élève dans le canal annulaire 18 A partir d'une valeur déterminée, la force exercée par l'épaulement annulaire 17 sur le manchon 15 dépasse la force du ressort 16.Il en résulte que le manchon 15 est déplacé vers la gauche jusqu'à ce qu'il vienne buter contre l'épaulement annulaire 14 du piston de travail 4 et interrompe ainsi l'écoulement detthuile hydraulique à travers les orifices 12, comme le montre la figure 2o On voit également dans cette figure que, au cours de ce processus, le canal annulaire 19 est libéré par le manchon 15, et cela peu après que l'extrémité de gauche du manchon 15 ait pénétré dans le plan frontal du piston de travail. L'extrémité de droite du manchon 15 forme en conséquence, en commun avec le canal annulaire 19, la soupape de connexions A travers le canal annulaire 19 maintenant ouvert, l'huile hydraulique peut désormais agir sur la grande surface du piston de travail fermé et provoquer ainsi la course de travail.L'huile hydraulique agit alors également sur la surface frontale de forme annulaire de droite du manchon 15 et presse celuici de manière renforcée, à application étanche contre l'épaulement annulaire 14. Pour ramener l'agrégat de piston dans sa position de départ, une fois terminée la course de travail, on raccorde la source de moyen de pression à l'orifice 3. Après chute de la pression hydraulique dans les chambres 10, 20 et 18, le ressort 16 peut tout d'abord ramener le manchon dans sa position extrême de droite. Il en résulte que le canal annulaire 19 est fermé et que les orifices de sortie 12 dans le piston de travail 4 sont ouverte, comme le montre la figure 1 L'huile hydraulique amenée à travers l'orifice de raccordement 3 peut ainsi agir dans la chambre 13 et devant l'étanchéité 8. Etant donné que, comme indiqué plus haut, le diamètre d'étanchéité en 8 est plus grand que celui en 9, l'ensemble d'agrégat de piston est déplacé vers la droite suivant le principe du piston plongeur qu'il est inutile d'expliquer ici. Dans l'exemple de réalisation décrit, la tige de piston 5 fait saillie hors du carter de cylindre. Ceci présente l'avantage particulier qu'on peut disposer avec libre choix sur 11 extrémité de la tige de piston, des organes de contact et dispositifs analogues destinés à délivrer les ordres de commande pour 1' alimentation en huile hydraulique ou pour d'autres buts. Si l'on attache une importance majeure à unqtongueur de construction aussi courte que possible, la tige de piston 5 peut être constituée à partir de l'étan- chéité 8 suivant le principe des douilles imbriquées. Dans l'exemple de réalisation, l'extrémité de gauche du manchon 15 est constituée comme un manchon plongeur. Ceci présente par rapport à l'autre forme possible de plateau de soupape plat, l'avantage que la masse du manchon peut être prévue plus faible et la longueur de construction du cylindre plus courte. Bien entendu, l'invention n1 est pas limitée aux exemples décrits et représentés. Diverses modifications restent possibles sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. -REVENPlCATl0NS- 1. Cylindre de travail actionné par fluide hydraulique avec course à vide rapide et course de travail, contenant un piston de course rapide de petite section transversale et un piston de travail à grande section transversale accouplé au premier, avec au moins un canal de passage pourvu d'un corps obturateur placé sous l'effet du moyen de pression qui actionne le piston de course rapide, le corps obturateur et le piston de travail formant avec interposition d'un ressort, une soupape se fermant en dépendance de la pression, la chambre de pression du piston de travail étant en communication à travers une soupape de connexion avec l'amenée d'huile hydraulique, le corps obturateur, pour permettre le passage dans le piston de travail étant constitué comme un manchon supporté coulissant sur la tige de piston du côté entraînement, cylindre de travail caractérisé en ce que le manchon s'étend au maximum jusqu a la garniture d'étanchéité de la tige de piston côté entraînement par rapport à la chambre de pression du piston de travail et pour son entrainement de coulissement il présente un épaulement annulaire intérieur, qui est raccordé à un premier canal annulaire,lequel est en liaison, à travers un alésage axial de la tige de piston, avec l'amenée d'huile hydraulique, un second canal annulaire étant disposé sur la tige de piston, également en liaison avec l'amenée d'huile hydraulique, de telle sorte que, lors du coulissement du manchon, il est libéré par celui-ci, le diamètre d'étanchéité de la tige de piston côté sortie étant d'une manière connue inférieur à celui de la tige de piston côté entrainement. 2. Cylindre de travail, suivant la revendication i, caractérisé en ce que l'extrémité du manchon qui est tournée vers le piston de travail est en forme de manchon plongeur, auquel correspond un épaulement annulaire dans un logement du piston de travail.