Brevet FR2268966A1 — publié le 19751121

On connaît de multiples réalisations de vérins b fluide qui appartiennent tous à l'un des deux types suivants : vérin linéaire, dans lequel le piston effectue une translation rectiligne à l'intérieur d'un cylindre, et, vérin rotatif, dans lequel une palettes solidaire d'un rotor, se déplace angulairement en contact étanche avec un stator également cylindrique. Cependant, aucun des vérins connus à ce jour ne fait correspondre à la rotation drun premier éliment, la translation d'un deuxième élément, malgré l'intérêt présenté-par une telle commande, qui, en particulier,ne requiert aucun effet important pour réaliser l'entrainement en rotation. En outre, la réalisation d'une commande de ce type permet d'obtenir un asservissement faisant correspondre une translation bien définie à une rotation déterminée. On peut donc realiser un servo-vérin". L'invention entend remédier à l'absence constatée d'un tel vérin à fluide et a donc pour objet un vérin constitué par - un cylindre délimité par des premier et deuxième fonds, - un piston qui est monté à coulissement étanche dans le cylindre, et qui, en coopération avec De cylindre et, respectivement, les premier et deuxième fonds, délimite des première et deuxième chambres, - une tige principale de piston, qui est solidaire du piston, qui traverse le premier fond, et qui est munie d'un alésage interne > - une tige secondaire qui traverse le deuxième fond, qui est introduite partiellement dans l'alésage de la tige principale délimitantzavec le fond de cet alésage, une chambre de communication qui possède une face externe qui est en contact étanche avec ledit alésage et par rapport à laquelle est montée coulissante la tige principale. La tige secondaire est montée à rotation par rapport au deuxième fond, en étant cependant solidaire en translation dudit deuxième fond. Par ailleurs, la face externe de cette tige secondaire comporte deux rainures hélicoidales, qui sont diamétralement opposées et qui sont délimitées et séparées par deux rampes hélicoidales, qui sont disposées sur une face cylindrique de diamètre correspondant à celui de l'alésage de la tige principale et qui constituent des faces de contact étanche de la tige secondaire avec ledit alésage.De plus, une première de ces rainures hélicoidales débouche en permanence dans la chambre de communication, qui est elle-même reliée à l'extérieur de la tige principale par un premier conduit, cependant que la deuxième rainure hélicotdala est en permanence reliée par un deuxième conduit ménagé dans la tige secondaire à l'extérieur de ladite tige secondaire. Enfin, des premier et deuxième orifices sont ménagés dans le piston en étant diamétralement opposés, débouchent en permanence, le premier, dans la première chambre, le deuxième, dans la deuxième chambre, et les deux dans l'alésage de la tige principale, et sont susceptibles d'etre obturés, simultanément, le premier, par la première des rampes hélicotdales, le deuxième, par la deuxième rampe hélicoidale. I1 est préféré que - la largeur de la première rampe soit sensiblement égale au diamètre du premier orifice, la largeur de la deuxième rampe étant, elle, sensiblement égale au diamètre du deuxième orifice; - les rampes et rainures aient des pas égaux et constants. L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaitront > au cours de la description d'une réalisation donnée ci-après à titre d'exemple. Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. Il sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une coupe axiale d'un vérin conforme à l'invention - la figure 2 est une coupe selon Il-Il de la figure 1 représentant la constitution d'un détail du vérin; - la figure 3 est une coupe selon m-nz de la figure 1 représentant trois positions distinctes de la tige secondaire; -- la figure 4 est une coupe selon IV-IV de la figure 1; et, - la figure 5 est une coupe selon V-V de la figure 1. Le vérin représenté est constitué par - un cylindre 1, délimité par un premier fond 2 et par un deuxième fond 3, - un piston 4, qui est monté à coulissement étanche dans le cylindre 1, et qui délimite, d'une part, avec ce cylindre 1 et le premier fond 2, une première chambre 5, d'autre part, avec le cylindre 1 et le deuxième fond 3, une deuxième chambre 6, - une tige principale de piston 7, qui est solidaire du piston 4, ledit piston étant en appui sur un épaulement 8 de la tige 7 et étant maintenu dans cette position au moyen d'un manchon 9 fixé sur cette tige 7, - et, une tige secondaire 10, qui est introduite partiellement dans un alésage 11 ménagé dans la tige principale 7, qui délimite, avec le fond 12 de cet alésage 11 et l'alésage lui-meme, une chambre de communication 13. La tige secondaire 10 possède une face externe 14 qui est en contact étanche avec l'alésage 11. En outre, cette tige 10 est montée à rotation dans un orifice 15, qui traverse le deuxième fond 3, mais est maintenue solidaire en translation dudit fond 3 par un épaulement 1o, dont elle est munie et qui est en appui sur la face interne 17 de ce deuxième fond 3 et par une bague d'arrêt 18. A noter que la tige secondaire 10 est montée à coulissement relatif dans l'alésage 11 par rapport à la tige principale 7. L'extrémité de la face externe 14 de la tige secondaire 10 comporte deux rainures hélicoidales 19 et 20, qui sont diamétralement opposées et qui sont délimitées et séparées par deux rampes hélicoidales 21 et 22, situées sur une face cylindrique de meme diamètre que celui de l'alésage 11, au jeu de montage près. Ces rampes 21 et 22 sont donc également en contact étanche avec l'alésage 11. I1 doit etre noté qu'une des rainures, la rainure 19, débouche en permanence dans la chambre de communication 13, qui est elle-meme reliée à l'extérieur de la tige principale 7 par un premier conduit 23, qui débouche dans le fond 12. En outre, la deuxième rainure hélicoidale 20 est elle-même reliée en permanence, par un deuxième conduit 24 ménagé dans la tige secondaire 10 à l'extérieur de cette tige secondaire. Ainsi, le conduit 24 débouche, par un orifice 25 dans la rainure 20, et, par un orifice 26, à l'extérieur de la tige 10, et dans la partie de cette tige 10, qui est elle-meme située à l'extérieur du cylindre I. Enfin, un "premier" orifice 27 et un "deuxième" orifice 28 sont ménagés dans le piston 4 et dans la tige principale 7, en étant sensiblement diamétralement opposés. Ces orifices 27 et 28 débouchent en permanence, le premier orifice27, dans la première chambre 5, le deuxième orifice 28, dans la deuxième chambre 6, et, les deuxdits orifices, dans l'alésage 11 de la tige principale 7. Ces orifices débouchent dans cet alésage 11 avec, chacun, un diamètre d sensiblement égal (légèrement inférieur) à la largeur 1 des rampes hélicotdales 21 et 22. Dans la position représentée, la rampe 21 est disposée en regard de l'orifice 28, qu'elle obture, cependant que, de la manière analogue la rampe 22 est disposée en regard de l'orifice 27, qu'elle obture. Enfin, les pas ç des hélices génératrices des deux rainures 19 et 20, et des deux rampes 21 et 22 sont égaux et constants : p x C = L, formule dans laquelle le pas p sest exprimé an mm par degré d'angle, C est l'angle de rotation le long d'une hélice, en degrés, et k, t > le déplacement axial le long de l'hélice, correspondant à la rotation d'angle C. La figure 3 représente trois positions 10, 10a et lOb de la tige secondaire 10. Les positions 10a et lOb se déduisent de la position 10 par une rotation autour de l'axe 29 de la tige de valeur angulaire A, B, respectivement, ces deux rotations s'effectuant dans des sens opposés. Les rampes 21 et 22 viennent en 21a et 22a, respectivement 21b et 22b et découvrent alors l'orifice 28 pour la rampe 21a, 21b, l'orifice 27 pour la rampe 22a, 22b. Le fonctionnement du vérin va maintenant etre exposé. On suppose l'orifice 26 raccordé à une source de fluide sous pression, telle qu'une pompe hydraulique 31, et l'orifice 30, par lequel le conduit 23 débouche à l'extérieur de la tige principale 7, raccordé à un réservoir fluide sans pression 32. A la position 10 de la tige secondaire, correspondent les obturations, par les rampes 21 et 22, des orifices 28 et 27, respectivement. Par conséquent, le fluide sous pression contenu dans le conduit 24 parvient dans la rainure 20 de laquelle il ne peut s'échapper ni par l'orifice 27, ni par l'orifice 28. De même, la rainure 19 n'est en communication avec aucun desdits orifices 27 et 28 et estjpar conséquent, isolée du réservoir de fluide 32. Ainsi, les chambres 5 et 6 du vérin restent closes et le piston 4 est immobilisé dans le cylindre. Lorsqu'on tourne la tige secondaire autour de son axe 29, d'un angle A l'amenant de sa position 10 à sa position loua, on met la rainure, initialement disposée en 20, en communication avec l'orifice 28, et la rainure, initialement disposée en 19, en communication avec l'orifice 27. Par l'intermédiaire de l'orifice 27, de la rainure 19, de la chambre de communication 13 et du conduit 23, on établit donc la communication de la chambre 4 du vérin avec le réservoir sans fluide 32. De meme, par l'intermédiaire de l'orifice 28, de la rainure 20, de l'orifice 25 et du conduit 24, on établit la communication entre la pompe 31 et la chambre 6. Dans ces conditions, l'action du fluide sous pression sur le piston 4 provoque le déplacement de celui dans le sens de la flèche F (diminution du volume de la chambre 5). Le piston se déplace d'une valeur LA, telle que LA = P x A, jusqu ' à ce que les orifices 27 et 28 soient de nouveaux obturés en étant replacés en regard des rampes 22 et 21, respectivement. Bien entendu, une rotation de la tige 10 d'angle B, en sens inverse de la précédenteJétablit la communication des rainures initialement disposées en 19 et 20, avec3 cette fois, les orifices 28 et 27, respectivement. Par conséquent, les chambres 5 et 6 sont mises an communication, la chambre 5 avec la pompe 31 et la chambre 6 avec le réservoir 32. Le piston est déplacé dans le sens opposé à celui de la flèche F, d'une valeur i, telle que LB =pxB L'invention n'est pas limitée è la réalisation représentée, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui autre apportées sans sortir de son cadre, ni de son esprit. Une application intéressante est la réalisation d'un "servo-vérin", dans lequel, à une commande rotative équilibrée de la tige 10, exempte d'efforts importants, fait correspondre un déplacement de translation du piston 4 et de la tige de piston 7, le rapport entre la valeur de la translation L et la rotation C étant égal au pas p, constant dans l'exemple décrit. REVENDICATIONS 1. Vérin constitué par - un cylindre (1) délimité par les premier (2) et deuxième (3) fonds, - un piston (4) qui est monté å coulissement étanche dans le cylindre (1), et qui, en coopération avec le cylindre et, respectivement, les premier et deuxième fonds, délimite des première (5) et deuxième (6) chambres, - une tige principale de piston (7), qui est solidaire du piston (4), qui traverse le premier fond (2), et qui est munie d'un alésage interne (11), - une tige secondaire (10) qui traverse le deuxième fond (3), qui est introduite partiellement dans l'alésage(ll) de la tige principale, délimitant avec le fond (12) de cet alésage une chambre de communication (13), qui possède une face externe (14) qui est en contact étanche avec ledit alésage (11) et par rapport à laquelle est montée coulissante la tige principale (7), - caractérisé en ce que la tige secondaire (10) est montée à rotation par rapport au deuxième fond (3), en étant cependant solidaire en translation dudit deuxième fond, - en ce que la face externe de cette tige secondaire comporte deux rainures hélicoidales (19 et 20), qui sont diamétralement opposées et qui sont délimitées et séparées par deux rampes hélicodales (21 et 22), qui sont disposées sur une face cylindrique de diamètre correspondant à celui de l'alésage (11) de la tige principale et qui constituent des faces de contact étanche de la tige secondaire (10) avec ledit alésage, - en ce qu'une première (19) & ces rainures hélicotdales débouche en permanence dans la chambre de communication (13), qui est elle-m & e reliée à l'extérieur de la tige principale (7) par un premier conduit (23), - en ce que la deuxième rainure hélicotdale (20) est en permanence reliée par un deuxième conduit (24) ménagé dans la tige secondaire (10) à l'extérieur de ladite tige secondaire, - et en ce que des premier (27) et deuxième (28) orifices sont ménagés dans le piston (4) en étant diamétralement opposés, débouchent en permanence, le premier (27), dans la première chambre (5), le deuxième (28), dans la deuxième chambre (6), et les deux dans l'alésage (11) de la tige principale, et sont susceptibles d'être obturés, simultanément, le premier (27), par la première (22) des rampes hélicoedales, le deuxième (28), par la deuxième rampe hélicoSdale (29. 2. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur (1) de la première rampe est sensiblement égale au diamètre (d) du premier ori fiche, la largeur (1) de la deuxième rampe étant, elle, sensiblement égale au diamètre (d) du deuxième orifice. 3. Vérin selon l'une quelconque des revendications précédentes, ceractzrisé en ce que les rampes et rainures ont des pas égaux et constants