Brevet FR2162285A1 — publié le 19730720

L'invention concerne les vérins hydrauliques ou pneumatiques à double effet, commandés par fluide, avec deux chantres de manoeuvre pour le déplacement d'une tige sortante, l'admission de fluide sous pression dans l'une ou l'autre des deux chambres de manoeuvre provoquant un déplacement de la tige sortante dans un sens ou dans l'autre. Cette tige sortante, peut, par exemple, manoeuvrer un interrupteur électrique. Les réalisations actuellement connues de tels vérins nécessitent des usinages très précis sur des pièces de grandes longueurs et de formes difficiles à réaliser, ainsi qu'un montage compliqué. On a trouvé, suivant la présente invention, que la construction de tels vérins à double effet pouvait être considérablement simplifiée en constituant un système de vérin par l'association dans une seule enveloppe de deux vérins à simple effet agissant suivant une meme direction mais en sens inverse, dont les pièces mobiles respectives sont liées l'une à l'autre de manière qu'elles s'entraînent mutuellement dans ladite direction, tout en pouvant se déplacer de manière limitée l'une par rapport à l'autre, la pièce mobile de l'un des vérins étant solidaire de la tige sortante. Ainsi, du fait qu'on dispose un accouplement "flottant" entre les deux vérins, on peut tolérer une relativement faible précision dans l'alignement des vérins l'un par rapport à l'autre, ce qui limite les tolérances sévères à la réalisation de chacun des vérins en eux-mêmes, c'est-à-dire au guidage d'une pièce mobile dans deux portées au maximum. Une réalisation particulièrement avantageuse de ce système de vérin consiste en ce que, l'enveloppe ayant une forme allongée, un premier vérin est contitué par la tige sortante portée par un piston mobile disposé à l'intérieur de l'en- veloppe et délimitant avec une première extrémité de 1 'enveloppe une première chambre de manoeuvre où l'admission de fluide sous pression tend à faire rentrer la tige sortante, tandis que le deuxième vérin est constitué par un piston fixe creux faisant saillie, à partir de la deuxième extrémité de l'enveloppe, à l'intérieur de l'enceinte délimitée par l'enveloppe, en direction de la première extrémité, et par un cylindre mobile fermé à l'une de ses extrémités, coiffant ledit piston fixe creux et définissant avec celui-ci une deuxième chambre de manoeuvre où l'admission de fluide sous pression tend à faire sortir la tige sortante, par l'intermédiaire dudit cylindre mobile et dudit piston mobile. Les pièces mobiles des deux vérins peuvent notamment être concentriques et disposées avec du jeu l'une à l'intérieur de l'autre, ou être alignées et disposées l'une en bout de l'autre. D'autres caractéristiques de réalisation de l'invention et d'autres avantages de celle-ci ressortiront de la description qui va être donnée, à titre non limitatif, d'exemples de réalisation, à l'aide des figures schématiques ci-jointes. La figure 1 représente en coupe axiale un système de vérin à parties mobiles concentriques. La figure 2 représente une coupe d'un des dispositifs amortisseurs de cet ensemble. La figure 3 représente en coupe axiale un système de vérin à parties mobiles disposées bout à bout. Sur la figure 1, un système de vérin comprend un premier vérin formé d'un cylindre fixe 1 constituant une partie de l'enveloppe de l'ensemble, et d'un piston mobile 2 constitué en une seule pièce avec une tige sortante 3. Entre le cylindre 1 et le piston 2 est ménagée une première chambre de manoeuvre 4, reliée à l'extérieur par un dispositif 5 représenté en détail sur la figure 2. L'enveloppe de l'ensemble comprend, outre le cylindre 1, un cylindre 6 entouré d'une paroi extérieure 7, et un fond 8. Le fond 8 porte un piston creux fixe 9 relié à l'extérieur par un canal 10 creusé dans le fond 8. Sur ce piston 9 est emmanché un cylindre mobile 11 fermé à sa partie supérieure 12, l'espace 13 compris entre le piston 9 et le cylindre 11 constituant une deuxième chambre de manoeuvre, et l'ensemble du piston 9 et du cylindre il formant le deuxième vérin. Le premier et le deuxième vérin sont accouplés par l'introduction avec un certain jeu du cylindre 11 à l'intérieur du piston 2, le cylindre 11 étant maintenu par une rondelle 14 fixée par vis sur le piston 2. Le piston 2 et la tige 3 sont protés par des paliers étanches 15 et 16, tandis que le cylindre 11 est porté par un palier étanche 17 sur le piston 9 et par une butée 18 à l'intérieur du piston 2, cette butée étant prévue de manière à éviter tout risque de coincement du palier 17. L'admission de fluide sous pression dans la chambre de manoeuvre 4 provoque la rentrée de la tige 3 à l'intérieur du système de vérin, tandis que l'admission de fluide sous pression dans la chambre de manoeuvre 13 par le canal 10 provoque la sortie de la tige 3. Entre la paroi extérieure 7 et le cylindre 6 est ménagée une chambre sup plémentaire 19 qui est en com2.11unication, par des orifices 20 de section assez grande et par des orifices 21 de plus faible section, avec un espace 22 compris entre le piston 9, le cylindre 6 et les pièces mobiles 2 et 11, espace dont le volume est donc variable. La chambre 19 est remplie d'un liquide d'amortissement jusqu'à un niveau 23, de sorte que le système de vérin soit amorti pendant sa course et en fin de course. En même temps, le liquide d'amortissement, qui peut être de l'huile, assure UL protection vis-a-vis de l'atmosphère extérieure des joints et des pièces de l'c2s22rble de vérin.Il peut être intéressant de constituer la paroi extérieure 7 ea un matériau transparent ou translucide permettant de signaler optiqument la position des pieces mobiles 2 et 11 par celle du niveau 23 de liquide dta2-=ortissemen. dans la chambre supplémentaire 19. Le dispositif 5 représenté à la figure 2 sert à l'alimentation en fluide sous pression de la chambre de manoeuvre 4 et à l'amortissement du système de vérin. Il comporte un orifice 23 de liaison avec l'extérieur, cet orifice 23 étant relié d'une part à un canal 24 débouchant contre le piston 2 et d'autre part à un canal 25 débouchant dans la chambre de manoeuvre 4, par I'intermédiaire d'un clapet 26 poussé par un ressort 27 contre un siège 28. Le clapet 26 est muni d'un orifice central 29 de faible section, toujours découvert, c'est-à-dire aussi bien lors de l'admission que lors de l'évacuation du fluide sous pression, et d'orifices latéraux 30, de plus forte Section, découverts seulement lorsque le clapet 26 est repoussé par l'admission de fluide sous pression dans l'orifice 23. Le fonctionnement des dispositifs des figures 1 et 2 est le suivant Pour le déplacement vers le bas de la tige 3, simultanément, on admet la pression dans le canal 23 et on supprime la pression dans le canal 10. L'admission de la pression par le canal 23 éloigne le clapet 26 de son siège 28 en comprimant le ressort 27. Le fluide de manoeuvre, passant par les orifices 30 et le canal 25, agit sur la face 31 du piston 2. Cette action, conjuguée avec la suppression de la pression dans la chambre 13, provoque le déplacement du piston 2 vers le bas. Après passage de la face 31 du piston 2 devant l'orifice 24, le fluide de manoeuvre passe simultanément par les canaux 24 et 25. Le déplacemen du piston 2 se poursuit vers le bas jusqu'à ce qu'il bute sur le fond 8.Pendant cette course, le fluide contenu dans l'espace 22 est déplacé dans la chambre 19 en passant à travers les orifices 20 et 21 dont les emplacements et les sections sont déterminés en vue de réaliser l'amortissement voulu pendant la course et en fin de course, et/ou, avec une paroi transparente, de signaler optiquement la position du vérin par la variation du niveau 23 du liquide. Pour effectuer un déplacement versle haut de la tige 3, simultanément, on admet la pression dans la canalisation 10 et la chambre 13 et on supprime la pression dans la canalisation 23 et la chambre 4. Les pièces mobiles 11 et 2 se déplacent vers le haut et l'amortissement est réalisé comme suit : le retour du fluide contenu dans la chambre 4 s'effectue par le canal 24 et l'orifice 23, jusqu'à ce que la face 31 du piston 2 obture le canal 24. L'amortissement du système de vérin est alors assuré par l'écoulement du fluide de manoeuvre contenu dans la chambre 4 à travers le gicleur 29 du clapet 26, car le clapet 26 est amené sur son siège 28 sous l'action conjuguée du ressort de rappel 27 et de la pression qui apparaît dans le canal 25. Le mouvement des pièces mobiles 2 et 11 se poursuit vers le haut jusqu a ce que la face 31 du piston 2 bute sur l'épau- lement correspondant du cylindre 1. Sur la figure 3 où l'on a conservé les mêmes références que sur la figure 1 pour les éléments jouant un rôle analogue, les deux vérins associés ont leurs pièces mobiles 2 et 11 disposées géométriquement en série et accouplées par un ensemble de deux pièces d'accrochage 32 et 33 en forme de demi-bague chacune, à section en U, venant s'encastrer dans des rainures correspondantes du piston 2 et du cylindre 11, et tenues en place par fixation, au moyen de vis par exemple, sur une bague 34, cet ensemble formant un piston auxiliaire qui coulisse à l'intérieur d'une paroi intérieure 35 formant avec une paroi extérieure 36 une chambre supplémentaire 37 contenant un liquide.Des orifices 38, 39 et 40 mettent en communication par la chambre 37 les deux espaces 41 et 42 délimités par la paroi 35, le piston fixe 9 et les pièces mobiles 11 et 2, et séparés l'un de l'autre par le piston 32, 33, 34. Les volumes des espaces 41 et 42 varient en sens inverse l'un de l'autre lorsque les pièces mobiles 2 et 11 et, par conséquent, le piston 32, 33, 34 se déplacent. On obtient ainsi un amortissement du système de vérin. La paroi extérieure 36 peut être en métal ou en un matériau translucide ou transparent. L'accrochage 32, 33 est tel qu'on évite tout risque de coincement du palier 32. Le fonctionnement du système suivant la figure 3 est le suivant Pour provoquer un déplatement vers le bas de la tige 3, simultanément, on admet la pression dans la canalisation 23 et la chambre 4 et on supprime la pression dans la canalisation 10 et la chambre 13. Le déplacement du piston 2 vers le bas se poursuit jusqu'à ce que le cylindre 11 bute sur le fond 8. Pendant cette course, le fluide contenu dans la chambre 41 est déplacé dans la chambre 42 en passant à travers les orifices 38 et 39 d'une part, 40 d'autre part, ce qui assure l'amortissement désiré. Pour provoquer un déplacement vers le haut de la tige 3, simultanément, on admet la pression dans la canalisation 10 et la chambre 13 et on supprime la pression dans la canalisation 23 et la chambre 4. Le déplacement du piston 2 vers le haut se poursuit jusqu'à ce qu'il bute sur le cylindre 1. Pendant cette course, le fluide contenu dans la chambre 42 est déplacé vers la chambre 41 en passant à travers les orifices 40 d'une part et 38 et 39 d'autre part, ce qui assure l'amortissement désiré. Les systèmes qui viennent d'être décrits présentent de nombreux avantages. L'association à l'intérieur d'une même enveloppe de deux vérins à simple effet accouplés de façon "flottante" permet de limiter à deux portées au maximum le guidage de chacune des pièces mobiles. Ces dispositions simplifient le montage et permettent des réalisations économiques en ne nécessitant que des tolérances de dimension et de forme beaucoup moins sévères, compatibles avec les conditions courantes de fabrication des fabricants de composants. On peut choisir les sections des chambres de manoeuvre 4 et 13 indépendamment l'une de l'autre. La section de la chambre 4 peut être la plus grands ou Jnversement, ce qui permet de choisir le rapport des efforts a la montée et à la descente. L'étanchéité des deux vérins à simple effet peut être contrôlée séparément avant assemblage.Les deux vérins ne comportent aucun alésage de grande longueur autre que les portées de guidage. Les portées sur lesquelles coulissent les joints sont des portées extérieures (portées d'arbre) dont l'usinage est aisé. Les parties qui doivent être concentriques par paire peuvent toujours être usinées simultanément sans reprise ou retournement de pièce. Dans le cas des vérins à pièces mobiles concentriques (figure 1) le flambage de la tige sortante est réduit au minimum par suite de la pénétration du cylindre mobile dans le piston mobile. La disposition de la figure 2 permet d'effectuer un réglage de l'a rtisse- ment sans démontage du système de vérin et de prévoir, dans un même bloc, 1 'amor- tissement et la régulation du système de vérin sans perturber le fonctionnement de l'amortisseur, en montant, par exemple, un gicleur dans le canal 24. REVENDICATIONS 1/ Système de vérin à double effet, commandé par fluide, avec deux chambres de manoeuvre pour le déplacement d'une tige sortante, l'admission de fluide sous pression dans l'une ou l'autre des deux chambres de manoeuvre provoquant un déplacement de la tige sortante respectivement dans un sens ou dans l'autre, caractéris en ce qu'il est constitué par l'association dans une seule enveloppe de deux vérins à simple effet agissant suivant une même direction mais en sens inverse, dont les pièces mobiles respectives sont liées l'une à l'autre de manière qu'elles s 'entraînent mutuellement dans ladite direction, tout en pouvant se déplacer de manière limitée l'une par rapport à l'autre, la pièce mobile de l'un des vérins étant solidaire de la tige sortante. 2/ Système de vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que, l'enveloppe ayant une forme allongée, un premier vérin est constitué par la tige sortante portée par un piston mobile disposé à l'intérieur de l'enveloppe et délimitant avec une première extrémité de l'enveloppe une première chambre de manoeuvre où l'admission de fluide sous pression tend à faire rentrer la tige sortante, tandis que le deuxième vérin est constitué par un piston fixe creux faisant saillie, à partir de la-deuxième extrémité de l'enveloppe, à l'intérieur de l'enceinte délimitée par l'enveloppe, en direction de la première extrémité, et par un cylindre mobile fermé à l'une de ses extrémités, coiffant ledit piston fixe creux et définissant avec celui-ci une deuxième chambre de manoeuvre où l'admission de fluide sous pression tend à faire sortir la tige sortante, par l'intermédiaire dudit cylindre mobile et dudit piston mobile. 3/ Système de vérin selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites pièces mobiles sont concentriques et disposées avec du jeu l'une à l'intérieur de l'autre. 4/ Système de vérin selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites pièces mobiles sont alignées et disposées l'une en bout de l'autre. 5/ Système de vérin selon la combinaison des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu il comporte une chambre supplémentaire contenant un liquide, qui est disposée à la périphérie de l'enveloppe, concentriquement au deuxième vérin, et dont la paroi intérieure est munie d'orifices de communication et définit, avec le piston fixe, un espace dans lequel coulissent les pièces mobiles et dont le volume est, par conséquent, variable. 6/ Système de vertu salon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite chambre supplémentaire corsoorta une paroi extérieure transparente ou translucide permettant de signaler optiquement la position des pièces mobiles par celles du niveau dudit liquide dans ladite chambre supplémentaire. 7/ Système de vérin selon i S combinaison des revendications 2 et 4, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre supplémentaire contenant un liquide, qui est disposée à la périphérie de l'enveloppe, concentriquement au deuxième vérin, et dont la paroi intérieure est munie d'orifices de communication et définit, avec le piston fixe et les pièces mobiles, deux espaces séparés par un piston auxiliaire qui est porté par les pièces mobiles et qui coulisse le long de ladite paroi intérieure de sorte que la chambre supplémentaire établisse une communication pour ledit liquide entre ces deux espaces à volume variant en sens inverse lorsque les pièces mobiles se déplacent. 8/ Système de vérin selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première chambre de manoeuvre est reliée à l'extérieur de l'ensemble par l'intermédiaire d'un clapet muni d'un orifice central de faible section découvert aussi bien lors de l'admission que lors de l'évacuation du fluide sous pression, et d'orifices latéraux de plus forte section découverts seulement lorsque ledit clapet est repoussé par l'admission de fluide sous pression.