Brevet FR2321059A1 — publié le 19770311

La présente invention concerne un actionneur pneumatique à pistons antagonistes. On désigne ainsi un appareil mA par l'air comprimé ou autre fluide sous pression, comprenant un cylindre principal dans lequel coulissent deux pistons se déplaçant en sens inverse l'un de l'autre. Les deux pistons sont associés à un système de transmission et de transformation du mouvement de translation des pistons en un mouvement rotatif d'un arbre de sortie, destiné à transmettre l'action motrice à l'organe à commander. De tels actionneurs à air comprimé comportant deux pistons à déplacement en sens inverse l'un de l'autre sont déjà connus. Le brevet français 69 44 821 et son addition 70 25 544, en particulier, en décrivent plusieurs modes de réalisations. Dans les actionneurs à simple effet, la course motrice des pistons, sous l'action de l'air comprimé n'a lieu que dans un sens et des moyens extérieurs doivent eAtre prévus pour ramener ensuite dans leur position d'origine les pistons et par conséquent les organes commandés par l'actionneur. L'utilisation de l'air comprimé à cet effet n'assure pas le rappel en cas de coupure ou de baisse accidentelles de la pression, alors qu'un tel rappel est souvent nécessaire pour des raisons de sécurité. On préfère donc en général munir l'actionneur d'organes de rappel élastiques qui assurent de toute façon le rappel en cas de manque d'air. L'actionneur visé par l'invention est du genre comportant de tels organes de rappel élastiques. On connaît un actionneur de ce genre dans lequel l'organe élastique est constitué par un ressort à boudin comprimé entre une butée fixe et la face externe du piston moteur Lorsqu'on applique la pression de commande, la poussée correspondante entratne le déplacement du piston et comprime le ressort. Lorsque cette pression est annulée, le ressort se détend en ramenant le piston à son point de départ. Suivant une autre réalisation, légèrement différente quoique fonctionnant de manière analogue, un poussoir est intercalé entre le piston et le ressort, ce poussoir traversant le fond du cylindre de l'actionneur. Ces moyens de rappel présentent l'inconvénient de réduire la puissance effective de l'actionneur, l'effort antagoniste de l'organeetåtique s'opposant directement à la poussée motrice de l'air comprimé. Dans les cas où la force de rappel requise est importante, la réduction de puissance résultante peut etre très élevée. On est obligé, en conséquence, soit de surdimensionner l'ensemble du dispositif, ce qui en augmente le colt, le poids et l'encombrement, soit d'augmenter la pression de service, ce qui pose des problèmes de résistance mécanique et complique les installations d'alimentation en air comprimé. Xi objet de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en permettant la réalisation d'un actionneur dont le dispositif de rappel utilise un organe élastique sans que la compression de celui-ci entraîne de réduction de la puissance motrice de l'ensemble. Suivant l t invention, l'actionneur à air comprimé comprend un cylindre principal dans lequel sont montés, des deux côtés d'une chambre de poussée centrale, deux pistons coulissant de manière étanche en sens inverse l'un de l'autre, reliés par une articulation à un arbre de sortie rotatif et au moins un dispositif de rappel comportant un organe élastique comprimé agissant sur un des pistons par l'intermédiaire d'un poussoir, est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pneumatiques, en communication avec la chambre de poussée centrale, pour comprimer l'organe élastique lorsque ladite chambre est en pression. Cette disposition permet d'annuler la force antagoniste de l'organe élastique lorsque l'actionneur, mis en pression, doit fournir sa puissance motrice. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens pneumatiques comprennent un vérin solidaire du cylindre principal et placé dans son prolongement, ce vérin contenant un équipage mobile à piston coulissant de manière étanche à son intérieur en antagonisme avec des organes de rappel élastiques, la chambre de poussée centrale de l'actionneur, des organes mécaniques de liaison étant de plus ménagés entre le piston de l'actionneur et l'équipage mobile du vérin. Dans cette réalisation, on peut avantageusement faire en sorte que la section intérieure du vérin soit supérieure a' celle du cylindre de llactionneur. te vérin ainsi défini peut, en ne provoquant qutune saillie minimum par rapport au cylindre principal, avoir une surface importante permettant d'assurer la compression itun organe élastique puissant' On peut ainsi obtenir une action de rappel aussi énergique que l'action motrice due aux forces pneumatiques. Dans une réalisation avantageuse de l'invention, le poussoir est constitué par une tige cylindrique axiale solidaire du piston correspondant de l'actionneur et coulissant de manière étanche dans un passage ménagé à travers la paroi du vérin attenante au cylindre, cette tige présentant un canal longitudinal débouchant à une de ses extrémités dans la chambre de poussée centrale et terminé, à l'autre extrémité, par un orifice latéral débouchant dans la chambre de poussée du vérin. On assure ainsi, à l'aide du seul poussoir, la liaison mécanique entre le piston et l'équipage mobile du vérin et la liaison pneumatique entre les chambres de poussée de l'actionneur et du vérin. Dans une version favorable de l'invention, ltorgane- élastique-est constitué par plusieurs ressorts à boudins disposés en couronne à I'intérieur du corps du vérin, ce qui constitue une réalisation particulièrement simple et économique. D'autres particularités et avantages de l'invention résulteront encore de la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, on a représenté un mode d'exécution préféré de l'invention. La figura 1 est une vue d'ensemble d'un actionneur conforme à l'invention, comportant un vérin à chaque extrémité du cylindre principal La figure 2 est une coupe partielle à plus grande échelle suivant II-II de la figure 1, le piston et l'équipage mobile associé étant en bout de course dans la direction de la chambre de poussée centrale. ta figure 3 est une coupe analogue à la figure 2, mais dans laquelle le piston et son équipage mobile associé sont en bout de course dans la direction opposée. ta figure 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de l'actionneur de la figure 1. Dans la réalisation particulière de l'invention visée en:reférence aux dessins annexés, l'actionneur comporte un cylindre principal 1 à section extérieure carrée (figure 4) dans lequel coulissent de manière étanche deux pistons 2 se déplaçant en sens inverse l'un de l'autre et entraSnant par des galets 40 une came rotative 30 qui présente des échancrures 30a à cet effet et qui est solidaire en rotation d'un arbre de sortie 34ventre les deux pistons 2 est ménagée une chambre de poussée 3, de volume variable en fonction de la position des pistons 2. ta chambre de poussée 3 est alimentée en air comprimé par l'intermédiaire de l'orifice extérieur 4. Dans la réalisation particulière de l'invention visée en référence aux dessins annexés, l'actionneur présente des caractéristiques identiques des deux côtés de la chambre centrale de poussée 3. Dans ce qui suit, on décrira donc seulement les éléments situés d'un seul côté. tes extrémités du cylindre principal 1 sont ouvertes et comportent chacune une portée extérieure 5. sensiblement perpendiculaire à l'axe, sur laquelle vient s'appliquer le fond 6 d'un vérin pneumatique 7 pour le bandage de ressorts de rappel 27 du piston 20 La fixation du vérin 7 est assurée par des boulons 8 à têtes saillantes 8aO Une collerette 17 solidaire du fond 6 assure le centrage du vérin 7 par rapport au cylindre 1. Dans l'exemple considéré, le diamètre du.vérin 7 est supérieur à celui du cylindre 1. te vérin 7 contient un équipage mobile 9 qui coulisse dans l'alésage 18 du vérin 7 et comprend un piston 9a dont la gorge annulaire contient un joint torique 10 et une tige de guidage axiale 9b0 te piston 9a délimite la chambre de poussée 15 dudit vérin 7, qui est limitée par ailleurs par le fond 6 et l'alésage 18. te piston 2 porte sur sa face externe un poussoir 1 1 qui traverse, suivant un perçage 13 muni d'un joint 14, le fond 6 du vérin pour venir constituer une butée mobile limitant les déplacements de l'équipage 9. La longueur du poussoir il est suffisante pour qu'il dépasse du fond 6 lorsque le piston 2 est en bout de course vers l'intérieur de l'actionneur, la saillie du poussoir 11 étant toutefois inférieure à celle des t8tes 8a des boulons 8 qui servent de butée au piston 9a, et préservent ainsi l'extrêmité du poussoir il. tes deux chambres de poussée, la chambre centrale 3 et la chambre 15 du vérin 7 sont mises en communication par une canalisation 12 traversant le piston 2 et ménagée suivant l'axe du poussoir 110 A l'extremité du poussoir 11 la canalisation 12 ou D plusieurs est borgne et débouche dans la chambre 15 par un/ oriiceslatérsux 16. Un culot 21 est centré dans l'alésage 18 à l'autre extrémité du vérin 7, et arr8té par un circlips 31. Il comporte un logement axial cylindrique 22, muni d'une bague de glissement 23, dans lequel vient s'engager et coulisser la tige 9b de l'équipage mobile 9. L'alésage de la bague 23 est suivi par un passage 32 au fond duquel est placée une butée filetée réglable 33 qui, vissée dans le filetage 26, est bloquée dans la position choisie par un contre-écrou 25, limitant ainsi la course de l'équipage 9. t1 équipage 9 est soumis à l'action d'organes élastiques de rappel constitués par des ressorts à boudin 27, disposés en couronne autour de l'axe du vérin 7 et comprimés entre l'équipage mobile 9 et le culot fixe 21 Chaque ressort 27 est engagé d'un côté dans une cuvette à fond-plat 28 ménagée dans le pis 9a autour de la tige 9b et de l'autre coté dans une cuvette similai- re mais plus profonde ménagée dans le culot 21. Certaines cuvettes29 communiquent avec l'extérieur par des évents 35. te fonctionnement de l'actionneur conforme à l'invention est le suivant L'actionneur étant au repos, les différents organes mobiles se trouvent dans la position représentée à la figure 2, le piston 2 étant en bout de course dans la direction de la chambre de poussée centrale 3, et l'équipage 9 étant poussé par les ressorts 27 contre les tûtes 8a des boulons 8 à proximité de l'extrémité du poussoir 11. Pour faire fonctionner l'actionneur, on met en pression la chambre centrale de poussée 3 par l'intermédiaire d'une canalisation (non représentée) branchée sur l'orifice 4t La pression s'élève alors dans cette chambre 3 et dans la chambre 15 du vérin 7 qui communique avec elle par le perçage 12 et l'orifice 16. Sous l'action de la pression, l'équipage mobile 9 recule en comprimant les ressorts 27 jusqu'au moment où la tige 9b vient heurter la butée 33, l'air entrainé par le déplacement sléchappant par les évents 35o Ce recul libère de la poussée des ressorts le poussoir 11 et le piston 2, etla totalité de la force exercée par l'air comprimé de la chambre centrale 3 sur ledit piston 2 est alors disponible pour l'entratnement de l'arbre 34. On voit ainsi que lorsque l'actionneur est mis en pression, les ressorts 27 n'exercent pas d'action néfaste et ne provoquent aucune réduction de la puissance disponible sur l'axe de sortie. A la fin de cette phase de fonctionnement, les organes mobiles se trouvent dans la position représentée à la figure 3 l'équipage 9 est en bout de course dans la direction opposée à la chambre centrale de poussée 3 et se trouve arrêté contre la butée 33, le piston 2 en bout de course dans la même direction est arrêté par l'appui du poussoir il contre l'équipage mobile 9. Si l'on coupe alors l'alimentation en air comprimé et que l'on met à l'air libre la canalisation extérieure branchée sur l'orifice 4, la pression s'annule à la fois dans les chambres de poussée 3 et 15. Aucune force ne contrebalance plus l'effort des ressorts 27 qui repoussent jusqu'à la position initiale de repos l'équipage 9 et, par l'intermédiaire du poussoir 11, le piston 2. On remarquera que,la section du vérin 7 étant plus importante que celle du cylindre 1, la force de compression des ressorts 27 peut etre plus forte que la force motrice de l'actionneur, qui correspond à l'effort appliqué par l'air comprimé sur le piston 2. De ce fait, il n'existe pas de limitation à l'action de rappel des ressorts 27, qui peut éventuellement être supérieure à l'action motrice du vérin dans l'autre direction. Il est évident que l'invention n'est pas limitée à la réalisation qui précède et qu'on peut y apporter des variantes d'exécution0 Ainsi, les ressorts 27 pourraient être remplacés par un ressort hélicoldal unique logé dans l'alésage 18 du vérin 7o D'autre part les butées de réglage 33 sont facultatives. REVENDICATIONS i. Actionneur à air comprimé, comprenant un cylindre principal dans lequel est monté d'un c8té au moinsd'une chambre de poussée centrale, un piston coulissant de manière.étanche dans le cylindre et relié par une articulation à un arbre de sortie rotatif, un vérin solidaire du cylindre et placé dans son prolongement, ce vérin comprenant également une chambre de poussée limitée par un équipage mobile coulissant de manière étanche dans le vérin en antagonisme avec des organes de rappel élastiques, cet équipage mobile agissant sur le piston précité par l'intermédiaire d'un poussoir, caractérisé en ce qutil comprend des moyens internes pour mettre en communication directe les deux chambres de poussée. 2. Actionneur conforme à la revendication 1, caractérisé en-ce que la section intérieure du vérin est supérieure à celle du cylindre principal. 3. Actionneur conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l t équipage mobile du vérin est muni sur sa face externe, d'une tige coulissant dans un guidage ménagé dans un culot monté à l'extrémité extérieure du vérin. 4. Actionneur conforme à l'une des revendications i b 3, dans lequel le poussoir est constitué par une tige axiale solidaire du piston et coulissant de manière étanche dans un passage ménagé à travers la paroi du vérin attenante au cylindre, caractérisé en ce que cette tige comporte un canal longitudinal débouchant à une de ses extrémités dans la chambre de poussée centrale et terminé à l'autre extrémité, par un orifice débouchant dans la chambre de poussée du vérin. 5. Actionneur conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que le corps du vérin est fixé au corps de l'actionneur proprement dit par des boulons présentant des têtes saillantes intérieures du vérin et servant de butée à l'équipage mobile de ce vé rin, la saillie desdites tdtes dépassant la saillie de la tige animale creuse du piston de l'actionneur en position de fin de course de celui-ci vers l'intérieur.