Brevet FR2245865A1 — publié le 19750425

La présente invention concerne un vérin de performances améliorées. Les vérins connus à ce jour sont composés d'un corps ou chambre cylindrique dans lequel un piston se déplace librement, ce corps cylindrique étant pourvu d'au moins un orifice d'admission d'un fluide sous pression sur l'une des faces du piston et évacuation du fluide. Le piston du vérin est pourvu d'une tige qui transmet à un organe de machine ou àun poids le mouvement et llénergie reçus du fluide en expansion. On connaît déjà de tels vérins largement utilisés dans la construction des machines. Ces vérins de construction connue présentent pourtant ltinconvénient de ne pouvoir etre utilises avec un maximum de rendement, lorsqu'ils dpivent être placés dans des espaces de section autre que circulaire ou carrée, car ils ont un corps cylindrique de section circulaire. Dans tout espace libre ayant une section de forme allongée, tel qu'un rectangle, on ne peut insérer un appareil de forme circulaire que si le diamètre de l'appareil est légèrement moindre que la dimension la plus petite du rectangle. Il reste donc une surface importante inutilisée du rectangle. Un vérin de section circulaire devant etre ainsi utilisé est souvent de puissance insuffisante pour satisfaire aux besoins, ce qui entralne de grosses difficultés dans la construction de l'outillage respectif. Le but de la présente invention est de pallier ces inconvénients, en proposant un vérin de performances améliorées. Un tel vérin est caractérisé en ce que le corps Cou chambre) et le piston respectif sont de section elliptique. Le vérin suivant la présente invention présente de nombreux avantages. Ayant deux dimensions différentes correspondant aux deux axes de l'ellipse qu'accuse la section de son corps, il permet d'utiliser avec plus d'efficacité un espace allongé. Les performances d'un tel vérin sont améliorées, car a) avec un vérin de section elliptique et la me me pression du fluide, la force du vérin est multipliée par le rapport entre la surface de l'ellipse et celle du cercle représentant la section d'un vérin de construction connue utilisa ble dans le même espace b) si les performances d'un vérin normal sont suffisantes, la pression du fluide utilisé peut entre réduite dans le même rapport; c) si les performances d'un vérin normal sont suffisantes et la pression du fluide utilisé reste la me me, on peut utiliser un vérin, selon la présente invention, de dirre nsions réduites.Le rapport des surfaces étant r , les dimensions du vérin selon l'invention seront réduites dans le rapport VS Le vérin suivant la présente invention est pourvu d'un piston à tige normale de section circulaire ou d'une tige également à section elliptique, ce qui présente l'avantage de pouvoir lui faire supporter des efforts plus grands dans le sens latéral par rapport à l'axe de la tige. L'usinage des pièces du vérin à section elliptique est rendu très aisé grace à des cames ellipti.çlales faisant également l'objet de la présente invention. Le vérin suivant la présente invention sera avantageusement utilisé dans tous les cas où l'espace disponible est réduit, dans toute ouverture rectangulaire, ainsi que dans tous les cas où il doit supporter de gros efforts latéraux. Il sera utilisé avec profit comme vérin ou amortisseur dans tous les domaines et à titre d'exemple non limitatif dans l'industrie automobile, dans l'aviation, à la fabrication de machines-outil, de machines spéciales, comme fourche télescopique de motocyclette, dans les engins de levage et de manutention, les bulldozers, les pelles mécaniques, les godets automoteurs, les bras de grue télescopiques et dans un grand nombre d'autres cas. Cette invention sera bien comprise d'après la description de trois formes d'exécution préférées non limitattives et le dessin annexé, dont La figure 1 est une vue schématique en perspective avec arrachement partiel d'un vérin selon la présente invention. La figure 2 illustre une construction graphique de l'ellipse représentant la forme du corps cylindrique du vérin de la figure 1. La figure 3 est une vue schématique en élévation d'une première forme d'exécution d'une came elliptique servant à l'usinage du vérin de la figure 1. La figure 4 est une vue en élévation, partiellement en coupe, d'une seconde forme d'exécution d'une came elliptique suivant la présente invenr tion. La figure 5 est une vue schématique en coupe d'une troisième forme d'exécution d'une came elliptique servant à l'usinage du vérin suivant la présente invention. Le vérin suivant la présente invention représenté schématiquement sur la figure l se compose d'un corps cylindrique 1 pourvu de raccords d'admission (non figurés). A l'intérieur du corps cylindrique se déplace un piston Z pourvu d'une tige 3, faisant saillie hors du vérin. Suivant la présente invention, le corps cylindrique I et le piston 2 ont une section elliptique. Ils présentent en section droite, de ce fait, deux dimensions inégales constituant les longueurs des petit et grand axes de l'ellipse. Le vérin peut donc entre logé dans un espace de section allongée, par exemple un rectangle de sommets 4, 5, 6, 7 dont les deux cotés sont légèrement plus grands que les deux axes de l'ellipse respective. Il est connu que toute ellipse 12 peut être considérée (figure 2) comme étant obtenue en coupant un cylindre 11 dont la section droite 10 est un cercle, par un plan incliné 14 faisant un angle Oi avec l'axe du cylindre. La surface de l'ellipse s'obtient en divisant la surface du cercle par sin Ct. Si, par exemple, l'angle 0( = 300, on obtient une ellipse de surface double de celle du cercle. Il est donc évident que dans un espace disponible rectangulaire de sommets 4, 5, 6, 7, on peut introduire un vérin normal, de section circulaire dont la section est celle du cercle 10 et un vérin de performances améliorées selon la présente invention dont la section est celle de l'ellipse 12. Au cas où, suivant l'exemple non limitatif mentionné, il s'agit d'un angle d'inclinaison OC= 300, la surface du piston du vérin elliptique est double par rapport à celle du vérin normal que l'on peut introduire dans le me me espace disponible 4, 5, 6, 7. Les performances d'un tel vérin suivant la présente invention sont ainsi doublées par rapport aux vérins à section circulaire. Le vérin peut être doté d'une tige 3 de section circulaire ou encore elliptique, le grand axe de l'ellipse étant dirigé dans le sens du plus grand effort latéral devant etre supporté par la tige, ce qui lui permet de supporter des efforts supérieurs par rapport aux vérins- connus. L'usinage du corps cylindrique 1 et du piston 2 elliptique se fait sur une machine à reproduire utilisant une came elliptique identique à l'ellipse à usiner. Les outils nécessaires sont une fraise, puis une meule de ectification, dont le rayon est inférieur au rayon de courbure des extre mités du grand axe de l'ellipse. Pendant l'usinage, la came elliptique et la pièce à usiner tournent en synchronisme, pendant que le palpeur de la machine à reproduire suit le profil de la came elliptique.' Une telle came peut être obtenue par des moyens mécaniques très simples. Suivant une première forme d'exécution, la came elliptique (figure 3) est une pièce résultant dii découpage d'un cylindre droit 15 de section circulaire, de diamètre égal au petitaxe de l'ellipse, par deux plans parai lèl;es 16, 17 inclinés sur l'axe 18 du cylindre d'un angle d tel qu'en divisant la surface du cercle de: section droite 10 du cylindre par Sin , on obtienne la surface de l'ellipse de la came elliptique désirée. Cette même came elliptique peut etre constituée, selon une autre forme d'exécution (figure 4), par un anneau 21 circulaire dont le plan fait avec l'axe longitudinal 23 d'un arbre 24 sur lequel 17anneau 21 est fixé, un angle OC comme défini préwédemment. Selon une troisième forme d'exécution (figure 5), la came 30 selon la présente inven tion, est constituée par une pièce portant un creux 31 dont la forme est celle d'un cylindre droit de section circulaire, de diamètre égal au petit axe de l'ellipse, intersecté par un plan 32 incliné sur l'axe du cylindre d'un angle OC . Cette came 30 tourne autour d'un axe 33 perpendicu- laire au plan 32 et passant par le centrede l'ellipse contenue dans le plan 32. Un palpeur 34 suit le profil elliptique engendré sur le cylindre creux 31 par le plan 32. Il est évident que la présente invention est également sujette à de nombreuses autres formes el'exécution, n'affectant toutefois en rien son esprit inventif. REVENDICATIONS 1.- Vérin de performances améliorées composé d'un corps cylindrique dans lequel un piston se déplace librement, ledit corps cylindrique étant pourvu d'au moins un orifice d'admission d'un fluide sous pression sur l'une des faces du piston et d'évacuation du fluide, ledit piston étant pourvu d'une tige transmettant à un organe de machine ou à un pcds le mouvenàent et l'énergie reçus du fluide en expansion, caractérisé en ce que le corps cylindrique 1 et le piston 2 sont de section elliptique. 2.- Vérin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la tige 3 est de section circulaire. 3. - Vérin suivantla revendication I, caractérisé en ce que la tige 3 est de section elliptique, le grand axe de l'ellipse étant dirigé dans le sens du plus grand effort latéral à supporter par la tige. 4. - Vérin suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps et le piston 2 sont usinés à l'aide d'une came elliptique provenant d'un cylindre droit 15 de section circulairetde diamètre égal au petit axe de ellipse, découpé par deux plans parallèles 16, 17 inclinés sur l'axe dudit cylindre d'un angle, tel qu'en divisant la surface du cercle de section droite 10 par sind, on obtienne la surface de ltellipse de la came. 5. - Vérin suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps I et le piston 2 sont usinés à laide d'une came elliptique constituée par un anneau 21 circulaire compris dans un plan faisant avec l'axe longitudinal 23 d'un arbre 24 sur lequel ledit anneau 21 est fixé un angle OC tel qu'en divisant la surface du cercle de section droite 10 par sin DC, on obtienne la surface de l'ellipse de la came. 6. - Vérin suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps 1 et le piston 2 sont usinés à l'aide d'une came elliptique constituée par une pièce 30 tournant autour d'un axe 33 > dans laquelle est ménagé un creux 31 en forme de cylindre droit de section circulaire, de diamètre égal au petit axe de l'ellipse intersecté par un plan 32 incliné sur l'axe du cylindre d'un angle , pour engendrer une surface elliptique dont le centre est situé sur l'axe de rotation 33 perpendiculaire au plan 32.