Brevet FR2253159A1 — publié le 19750627

La présente invention est relative à un dispositif oscillant piloté par un fluide et destiné à la manoeuvre d'un arbre de commande, et plus spécialement de ltarbre de commande dr un gouvernail. On sait que de tels dispositifs comprennent généralement un corps fixe définissant intérieurement une chambre dont la forme est celle d'une portion d-tanneau coaxial avec arbre à manoeuvrer, et un piston présentant également la forme d'une portion d'anneau, disposé à llintérieur de la chambre coaxialement à l'arbre et solidaire de ce dernier par l'intermédiaire d'un moyeu central et d'un bras reliant ce moyeu à une zone du piston située entre les extrémités de celui-ci, la longueur angulaire du piston étant inférieure à 360 . Dans les dispositifs de ce type actuellement connus, en particulier dans le cas de la manoeuvre des gouvernails, on a pu constater que 15 déformations dans la structure du bateau et les mouvements intempestifs du gouvernail par gros temps, ainsi qu'une plus ou moins grande précision dans le montage du dispositif, pouvant provoquer des incidents au niveau des organes supportant arbre ou au niveau des étanchéltés entre le piston annulaire et la paroi de la chambre dans laquelle il évolue.De ce fait, dans les dispos tifs de manoeuvre de gouvernail actuellement connus, 1 l'arbre du gouvernail doit etre maintenu dans des logements présentant des surfaces d'appui de dimensions excessives, afin d'éviter que les mouvements de l'arbre du gouvernail se transmettent au rotor du dispositif de manoeuvre. Afin de remédier partiellement à ees inconvénients, il a été suggéré de munir les extremités dh piston annulaire de tetes d'étan chélate séparées, susceptibles de se déplacer radialement par rapport au piston de façon à se-éntrer d'elles-mêmes dans la chambre où évolue celui-ci. On a constaté que cette solution améliorait la situation quant à l'étanchéité et à l'usure au niveau du contact entre le piston et la paroi de la chambre, mais ntatténuait pratique- ment pas les efforts auxquels étaient soumis les points d'appui de l'arbre. Par conséquent, un objet de l'invention est d'autoriser plus de débattement entre l'arbre et le corps du dispositif. Selon lutin vention, ce résultat est atteint en munissant le moyeu du piston annulaire de faces d'appui sphériques courant avec des faces d'appui sphériques complémentaires du corps du dispositif. Il est possible de réaliser un tel palier sphérique présentant une partie inférieure de dimensionssuffisant pour encaisser les efforts axiaux dus à l'arbre et à ses accessoires, tels qu'un gouvernail ou l'équipage mobile d'une soupape à papillon, etc..., ce qui dispense de prévoir à cet effet un palier de butée ou un support.L'appui sphérique permet dans une certaine mesure l'inclinaison de l'arbre par rapport au corps du dispositif de manoeuvre sans soumettre les surfaces d'appui à une fatigue excessive. Lors du montage du dispositif et de l'arbre, il est généralement important de centrer correctement le moyeu du piston par rapport à l'arbre. Habituellement, le moyeu est fixé à l'arbre par emmanchement conique,avec clavette conique et écrou. Un tel mode de liaison est souvent peu satisfaisant- dans la mesure où il peut être difficile de déterminer exactement le niveau supérieur de l'assise du dispositif de manoeuvre et la longueur correspondante de 1 t arbre lorsque 1 l'on a recours a un emmanchement conique : si, par exemple, 'emmanchement est trop serré, arbre devient trop court, ou llassise du dispositif de manoeuvre trop haute, et la face dtap pur inférieure du dispositif est soumise à des efforts supplémentai res.Selon llinventionv on apporte une solution nouvelle à ce pro- blème du positionnement exact du moyeu du piston par rapport à llarbre en réalisant la liaison fonctionnelle entre ceux-ci par l'intermédiaire d'anneau susceptible de se dilater radialement, l'arbre étant cylindrique au niveau où il est engagé à l'intérieur du moyeu. Ainsi, en ayant recours à de tels anneaux dilatables et en réalisant sous forme cylindrique la partie correspondante de l'arbre ainsi que le perçage du moyeu, on évite tolus les problèmes inerents à 1'impossibilité de déterminer leur déplacement axial relatif dans le cas d'un emmanchement conique, et les efforts incontrôlés qui en résultent au niveau des appuis. Selon l'invention, les faces dtappui sont de plus en liaison directe avec l'intérieur du corps du dispositif, qui est rempli d'un liquide hydraulique ; par conséquent, le problème de la lubrification des surfaces d'appui est résolu de façon particulièrement simple. Le dispositif oscillant selon l'invention pour la manoeuvre d'un arbre de commande, piloté par un fluide et comprenant un corps définissant une chambre en forme de portion d'anneau coaxial avec l'arbre et un piston en forme de portion d'anneau, disposé dans la chambre coaxialement à l'arbre et solidaire de ce dernier par l'intermédiaire d'un moyeu central et d'un bras reliant le moyeu et le piston annulaire entre les extrémités de celui-ci, la longueur angulaire du piston étant inférieure à 360 , est caractérisé en ce que le moyeu du piston annulaire présente extérieurement au moins une face d'appui sphérique coopérant avec au moins une face d'appui sphérique complémentaire située a l'intérieur du corps. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la description ci-dessous, relative à un mode de réalisation non limitatif, ainsi qu'aux dessins annexés, qui font partie intégrante de cette description. La figure 1 est une vue en plan d'un dispositif selon l'invention, à commande fluide et de préférence hydraulique, la coquille supérieure du corps étant enlevée. La figure 2 montre une vue du dispositif en coupe diamétrale suivant le plan II-II de la figure 1. La figure 3 montre un détail de la figure 2 dans le cas d'une variante de réalisation du dispositif. Ces figures montrent en 1 l'arbre de commande, qui peut tre l'arbre d'un gouvernail ou l'axe du papillon d'une soupape, et en 2 l'ensemble du dispositif de manoeuvre de cet arbre. Le piston annulaire du dispositif est référencé en 3 et le corps du dispositif en 4. Le corps 4 du dispositif comporte une coquille inférieure 5, une coquille supérieure 6 et, à sa partie supérieure, un couvercle 7. Le couvercle 7 présente sensiblement la forme d'un -disque et comporte une ouverture centrale 7a présentant un diamètre sensiblement supérieur à celui de l'arbre 1. Sur la face inférieure du couvercle 7 e t coaxialement avec l'ouverture 7a est aménagée une surface annulaire 24, sphérique, concave et tournée vers le bas ; le rôle de cette face d'appui annulaire 24 sera expliqué plus loin. La coquille inférieure 5 et la coquille supérieure 6 définissent chacune une moitié d'une chambre 8 torique ou en forme de portion d'anneau. Le couvercle 7 ferme une ouverture 6a de grande dimension aménagée à la partie supérieure de la coquille supérieure, et il est fixé à celle-ci au moyen deboulons 36. Les coquilles S et 6 sont boulonnées ensemble au moyen de boulons 9 représentés schématiquement à la figure 2. La partie centrale de la coquille inférieure 5 présente la forme d'un moyeu creux 10 et la cavité de ce moyeu est formée au moins partiellement d'une surface annulaire 11, sphérique, concave et dirigée vers le haut, cette surface Il jouant le rôle d'une face d'appui comme il sera décrit plus loin. Dans la coquille supérieure 6 veut, si nécessaire, dans une partie de la coquille inférieure 5 est aménagée une lumière 12 en forme de secteur (voir la figure 1), destinée à permettre le passage du bras radial 19 du piston annulaire 3,qui sera décrit plus loin. La longueur angulaire de la lumière 12 est d'environ 1000. Diamé- tralement à l'opposé du plan vertical médian de la lumière et suivant celui-ci, une cloison de separation 13 est aménagée dans la chambre 8 du piston annulaire, comme il est montré à la figure 1. De chaque côté de la cloison 13, respectivement en 14 et 15, sont aménagés dans la coquille inférieure 5 des orifices destinés à l'entrée du liquide hydraulique dans la chambre 8 du piston ou à sa sortie hors de cette chambre.Comme il est monbe à la figure 1, la coquille inférieure 5 est munie d'oreilles de fixation 16 pré sentant des orifices 17 en vue i la fixation .un support. Il est noté que la coquille supérieure 6 et le couvercle 7 peuvent être réalisés en une pièce unique. Le piston annulaire 3 comporte un corps de piston 18 en forme de portion d'anneau, couvrant un angle d'environ 200 . Le corps de piston 18 est solidaire par son milieu d'un bras 19, avec lequel il peut être réalisé en une seule pièce, disposé sensiblement radialement et formant saillie par rapport à un moyeu de piston 20 disposé centralement à l'intérieur du corps 2 du dispositif. Le moyeu 20 présente un alésage cylindrique central 21 présentant un diamètre sensiblement supérieur à celui de l'arbre 1 et présente extérieurement une face annulaire inférieure 22, de forme sphérique, et une face annulaire supérieure 23, également de forme sphérique. La face annulaire inférieure 22 épouse ou s'applique contre la face d'appui 11 de la coquille inférieure 5 et la face annulaire supérieure 23 coopère avec la face d'appui 24, de forme complémentaire, du couvercle 7 de la coquille supérieure 6. Les dites faces d'appui inférieures 11 et 22 et supérieures 23 et 24 sont centrées au même point ; les rayons de courbure respectifs des faces inférieures et supérieures peuvent être différents. Des joints d'étanchéité 2526 de composition et de forme adaptées sont disposés dans des rainures aménagées respectivement à la partie inférieure du moyeu 20 et dans le couvercle 7 afin d'éviter des fuites de liquide hors du corps du dispositif et des faces d'appui du piston. A l'intérieur de l'alésage 21 du moyeu du piston sont disposés trois anneaux dilatables 37, espacés verticalement -le long de l'arbre 1 et destinés à solidariser le moyeu 20 avec celui-ci. De tels anneaux dilatables sont connus en eux-memes ; chaque anneau comporte une bague extérieure et une bague inférieure indépendante dont chacune présente vers l'autre deux faces de serrage coniques, symétriques par rapport au plan général de anneau. Deux bagues intermédiaires de dilatation, de hauteur inférieure à la moitié de celle des dites bagues, sont disposées entre cellesci et présentent des faces de serrage coopérant avec les faces de serrage de la bague intérieure et de la bague extérieure.Les deux bagues intermédiaires peuvent être rapprochées l'une de l'autre par vissage de boulons 37a, ce vissage tendant à éloigner l'une de l'autre la bague intérieure et la bague extérieure de 1 'anneau, suivant ue direction radiale, de telle sorte que la bague intérieure vienne en prise avec l'arbre 1 et que la bague extérieure vienne en prise avec la face interne de l'alésage 21 du moyeu (figure 2). Le recours à un t el mode de montage dispense de munir l'arbre et le moyeu du piston de surfacesconiqueset de rainurespour des clavettes. Ainsi, 1 ' arbre peut être aisément relié au moyeu du piston sans risque d'un-déplacement axial relatif de l'arbre et de ce moyeu, ainsi que du piston, lors du montage. L'assemblage ainsi réalisé est très sûr et facile à monter et à démonter. Le corps 18 du piston annulaire est creux et fermé à ses extrémités par des cloisons terminales planes 27, disposées radia lement. Chaque cloison 27 est traversée de part en part par un orifice 28. A chaque extrémité, le corps du piston est muni d'une tête d'étanchéité 29 présentant la forme d'une coupelle plate présentant un fond plan 30 et un diamètre intérieur sensiblement plus grand que celui du corps de piston 18. La jupe 31 de la tête d'étanchélté 29 est munie d'une rainure périphérique recevant un joint dtétanchéité annulaire à lèes 32.Un boulon 33 présentant une tête 34 traverse la tête d'étanchéité 29 par un orifice central perce dans le fond de cele-ci, et la cloison terminale 27 par 1'orifice 28. L'extrémité de ce boulon est filetée et forme saillie à l'in- térieur du corps du piston ; elle reçoit, au niveau de la face interne de la cloison d'extrémité 27, une rondelle et un écrou 35 maintenant la tête d'étanchéité en position tout en autorisant son déplacement radial à l'intérieur de la chambre de piston.Il est à noter que la chambre annulaire 8 et que le piston 3 peuvent présen ter une section transversale autre que circulaire : le.brevet nor- végien 84.554 de la demanderesse montre un dispositif dont le piston présente une section traeversale carrée ; naturellement, la tête d'étanchéité 29 doit présenter une forme en rapport, sensiblement carrée. Dans l'exemple illustré à la figure 2, la face d'appui inférieure 11 ost sensiblement plus grande que la face appui supérieure 24. Elle joue le rôle d'un palier de butée et supporte le poids de l'arbre et des accessoires portés par celui-ci. I1 est à noter que la partie formant moyeu 10 de la coquille inférieure 5 peut constituer une pièce séparée fixée à cette coquille 5 par exemple au moyen de brides et de boulons. Dans le cas de la figure 3, qui montre un détail de la figure 2 suivant une variante de réalisation du dispositif, la face d'appui inférieure lia est-doublee d'une coupelle séparée 10a logée en tralement dans une cavité en gradins aménagée à cet effet dans la partie 10 de la coquille inférieure 5. Lorsque le dispositif est en action, tout l'intérieur du corps 4 est rempli d'un liquide hydraulique qui assure également la lubrification des faces d'appui sphériques Il ressort de la description ci-dessus que l'arbre 1 est monté à l'intérieur du moyeu de pison 20, formant lui-même rotule à l'intérieur du corps du dispositif 4 qui est lui-même fixé à un support non représenté. Des déformations minimes du support ne peuvent pas porter atteinte au fonctionnement du palier. Si le support, et par conséquent le corps 4, change de position par rapport à l'arbre 1, les têtes d'étanchéité 29 se déplacent radialement par rapport au corps du piston 18. Comme l'arbre t est monté dans le corps du dispositif par l'intermédiaire d'une rotule, il garde sa position d'origine, de même que le corps du piston 18. REVENDICATIONS 1) Dispositif oscillant pour la manoeuvre d'un arbre de commande, piloté par un fluide et comprenant un corps définissant une chambre en forme de portion d'anneau coaxial avec l'arbre et un piston en forme de portion d'anneau, disposé dans la chambre coaxialement à l'arbre et solidaire de ce dernier par l'intermédiaire d'un moyeu central et d'un bras reliant le moyeu et le piston annulaire entre les extrémités de ce dernier la longueur angulaire du piston étant inférieure à 360 , caractérisé en ce que le moyeu 20 du piston annulaire 3 - 19 présente extérieurement au moins une face d'appui sphérique 22 - 23 coopérant avec-au moins une face d'appui sphérique compiémentaire Il - 24 située à l'intérieur du corps. 2) Dispositif selon la revendication l, le dit corps comportant une coquille inférieure 5 et une coquille supérieure 6, les dites coquilles étant jointives le long d'un plan perpendiculaire à l'axe de 1 arbre et définissant ensembles dite chambre annulaire, caractérisé en ce que la coquille inférieure 5 présente une face d'appui centrale Il tournée vers le haut, concave et de forme sphérique, en ce que la coquille supérieure 6 présente une face d'appui centrale tournée vers le bas, concave et de forme sphérique, et en ce que le moyeu 20 du piston présente une face d'appui centrale inférieure 21 et une face d'appui centrale supérieure 23, les dites faces d'appui du moyeu du piston étant sphériques et convexes et coopérant avec les faces d'appui correspondantes du corps. 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la coquille supérieure 6 présente à sa partie supérieure une ouverture centrale couverte par un couvercle 7, la face d'appui supérieure 24 du corps étant aménagée dans le dit couvercle. 4) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la face d'appui inférieure 11 est aménagée dans un moyeu central creux 10 de la coquille inférieure 5. 5) Dispositif selon 1 'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la face d'appui 11 de la coquille inférieure présente des dimensions telles qu'elle constitue un palier de butée axiale pour l'arbre 1 et pour les accessoires portés par celui-ci. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les faces d'appui du moyeu 20 du piston et/ou les faces d'appui du corps sont munies de rainures coaxiales dans lesquelles sont-ajustés des jdnts d'étanchéité 25 26 empêchant les fuites de liquide hors du corps. 7) Dispositif selon'l'une quelconque des revendications pré cédentes, caractérisé en ce quela liaison fonctionnelle entre le moyeu 20 du piston 3 et l'arbre 1 est assurée au moyen d'anneaux intermédiaires 37 dilatables radialement, la partie correspondante de l'arbre, en liaison avec le moyeu, et l'alésage central du moyeu du piston étant cylindriques 8) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la face d'appui inférieure Ila et doublée d'une coupelle séparée iOa logée centralement dans une cavité de profil correspondant aménagée Qntralement dans la coquille inférieure 5.