Brevet FR2358565A1 — publié le 19780210

La présente invention concerne les moteurs à mouvements rectilignes alternatifs fonctionnant sous inaction d'un fluide sous pression. Les moteurs de ce genre comportent un tiroir de distribution assurant l'inversion de la distribution du fluide, de part et d'autre du ou des piston(s) moteur(s). Cependant, pour un bon fonctionnement d'un tel moteur, il convient que cette inversion se produise très rapidement, mais seulement au moment où le ou les piston(s) atteignent l'une ou lautre extrémité de leur course. A cet effet, dans certains moteurs de ce genre, l'entrainement du tiroir d'inversion est assurée par un piston de commandeaction- ne dans un sens ou dans l'autre par le fluide moteur. L'inversion de la distribution de fluide de part et d'autre de ce piston est assurée par un autre tiroir, lui-meme commandé par une tige de manoeuvre attelée au piston moteur, l'agencement étant tel que ce dernier puisse effectuer une course libre sur une certaine distance avant d'entrainer ce second tiroir. Dans ces conditions, les moteurs de ce genre sont relativement complexes et leur prix de revent est élevé. Pour simplifier ces moteurs, il a été proposé d'utiliser un tiroir unique de distribution susceptible de se déplacer successivement dans deux directions orthogonales, - d'une part, pour assurer l'inversion de la distribution de part et d'autre du piston de commande de ce tiroir, - et d'autre part, pour inverser la distribution de part et d'autre du piston moteur. Cependant, il s'agit là d'une solution mécanique relativement compliquée. Ceci est du au fait que le tiroir unique de distribution doit, dans un tel cas, effectuer des mouvements dans deux directions orthogonales, et que le piston de commande actionnant ce tiroir doit lui-meme se déplacer à angle droit par rapport à la tige de manoeuvre du piston moteur. C'est pourquoi la présente inventIon a pour but de réaliser un moteur du type général rappelé Drécédeement, mais dont la conception mécanique est plus simple que dals les moteurs existant actuellement. cet effet, le tiroir d'inversion de ce moteur est actionné dans un sens ou dans l'autre, dans une direction parallèle à l'axe du piston moteur, par un organe de commande constitué par deux pistons solidaires l'un de l'autre et qui comportent, sur une partie de leur longueur, des rainures susceptibles de servir de passages au fluide moteur pour agir sur le piston correspondant, après que celui-ci ait été partiellement deplacé dans le sens du déplacement prévu. Or, cet organe de commande est lui-m8me entrant, peu avant la fin de chaque course, par le ou les piston(s) moteur(s) et l'agencement est tel que les deux pistons de commande ainsi prévus jouent le rôle de tiroir d'inversion de leur propre distribution de fluide. Ainsi, tous les organes mobiles du système de distribution se déplacent selon une même direction. Par ailleurs, ce système est particulièrement simple puisque leJ de commande du tiroir d inversion constitue lul-meme un tiroir auxiliaire assurant 1 inversion de sa propre distribution de fluide. En raison de sa conception, le présent moteur peut comporter deux pistons moteurs montés dans deux cylindres disposés de part et d'autre du système de distribution. Dans ce cas, l'organe de commande du tiroir d'inversion est actionné uniquement par poussée par l'un ou l'autre des deux piston à la fin de leur course. Cependant, d'autres particularités et avantages du présent moteur apparaîtront au cours de la description suivante. Celle-ci est donnée en référence au dessin annexé à simple titre indicatif, et sur lequel La figure 1 est une vue en coupe axiale d'une première forme de réalisation dans laquelle il est prévu un seul piston moteur La figure 2 est une vue similaire dans laquelle le piston moteur et les organes du système de distribution sont repré sentés dans une position différente la figure 3 est une vue partielle en coupe selon la ligne II1-III de la figure 1 La figure 4 est une vue en coupe axiale d'une autre forme de réa lisation dans laquelle il est prévu deux pistons moteurs disposés de part et d'autre du système de distribution le moteur représenté aux figures 1 et 2 comporte un piston moteur unique 1, monté dans une chambre 2 fermée à ses extrémités par deux disques 3 et 4. Cette chambre est elle-meme placée à l'intérieur d'une enveloppe externe 5 ménageant un intervalle annulaire 6 destiné à servir de passage pour le fluide moteur vers l'extrémité de la chambre 2 qui se trouve située du côté du disque d'obturation 4, ce dernier comportant un trou 7 pour le passage du fluide. La tige 8 de manoeuvre du piston moteur traverse le disque d'obturation 4 qui comporte un collet externe de guidage 9 renfermant un joint d'étanchéité. le système de distribution du présent moteur est disposé audelà du disque d'obturation opposé 3, et il est logé à l'intérieur d'un boitier de protection 10. Ce système comprend un corps creux 11 dont la cavité intérieure renferme un tiroir d'inversion 12 ce corps présentant une ouverture latérale 13 pour l'entrée du fluide moteur. le tiroir 12 est disposé contre une glace fixe de distribution 14, et il est destiné à etre déplacé en regard de celle-ci selon une direction parallèle à l'axe du piston 1 du présent moteur De part et d'autre dtun orifice central d'échappement 15, la glace 14 comporte deux autres orifices 16 et 17 communiquant avec des canaux 18 et 19. Le premier de ceux-ci débouche dans ltextrémité de la chambre 2 qui est située du côté du disque d'obturation 3. Quant au canal 19, il communique avec l'intervalle annulaire 6 déjà mentionné et qui sert de passage de fluide vers l'extrémité opposée de la chambre 2. Sur sa face tournée du côté de la glace 14, le tiroir 12 présente un évidement 20 qui, selon la position de ce tiroir, peut mettre en communication l'orifice d'échappement 15 avec l'un ou l'autre des deux orifices 16 et 17. Il convient de noter que l'ori- fice 16 ou 17 qui ne se trouve pas relié avec l'orifice d'évacua- tion, communique alors avec l'intérieur du corps 11 et reçoit en conséquence, le fluide moteur entrant par l'ouverture 13. Ie tiroir 12 est actionné par un double piston i commande qui, selon une caractéristique essentielle de l'objet de l'invention, constitue en même temps son propre tiroir d'inversion. Cet organe est constitué par deux pistons 21a et 21b solidarisés par une tige 22. Chacun de ces pistons est monté coulissant à l'intérieur d'une chambre constituée par un embout cylindrique, respectivement 23a et 23b, obturant des ouvertures correspondantes prévues à l'une et l'autre extrémités du corps il du distributeur. Chacun de ces embouts renferme un joint torique 24 placé au contact du piston correspondant 21a ou 21b. Cependant, chacun des embouts 23a et 23b comporte une section de plus grand diamètre dans sa partie comprise entre la gorge du joint 24 correspondant et la cavité intérieure du corps 11. Ceci réalise donc un passage annulaire 25 autour de la partie respective de l'un et l'autre des pistons 21a et 2lob. Sur leur partie située du côté opposé à la tige de jonction 22, ces deux pistons présentent des rainures longitudinales respectivement 26a et 26b qui débouchent à l'extrémité correspondante de chacun de ces pistons. Ces rainures s'étendent sur une partie seulement des deux pistons et leur longueur est telle qu'avant même d'avoir atteint l'une des positions extrêmes de ces deux pistons, les rainures ainsi prévues sur l'un d'entre eux assurent un passage pour le fluide moteur jusque dans la chambre constituée par l'embout tubulaire correspondant. Sur la figure 2, ceci est le cas pour les rainures 26a du piston 21a, et sur la figure 1 pour les rainures 26b du piston 21 b-. A leur extrémité opposée.à la tige de jonction 22, ces deux pistons portent l'un et l'autre une queue de guidage 27a ou 27b traversant le fond de l'embout tubulaire correspondant, dont l'ou- verture comporte un joint d'étanchéité 28. Cependant, les queues de guidage 27a et 27b comportent l'une et l'autre une ou deux rainure(s) longitudinales 29a ou 29b de longueur limitée. La longueur de ces rainures est telle que, dans l'une des positions extrêmes des deux pistons, les rainures ainsi prévues assurent une communication de la chambre correspondante avec l'atmosphère. Dans le cas représenté à la figure 1, se sont les rainures 29a de la queue du piston 21a qui assurent une telle communication. La queue de guidage 27a du piston 21a porte une tige de manoeuvre 30 dont l'extrémité opposée est engagée dans un alésage borgne 31 prévu dans la tige 8 du piston moteur 1. L'extrémité correspondante de la tige 30 comporte une tête 32 de plus grande section, suscepti ble de venir en butée contre une rondelle de retenue 33 prévue à l'en- trée de l'alésage 31. L'agencement ainsi prévu assure une course libre entre le piston moteur 1 et la tige de manoeuvre 20 actionnant les deux pistons de commande 21a et 21b. L'entraînement du tiroir d'inversion 12 par ces deux pistons est assuré par le fait que celui-ci est disposé entre ces deux pistons, comme représenté sur la figure 1. Cependant, 'écart prévu entre ces derniers est plus grand que la longueur du tiroir 12 de sorte qu'il existe un espace libre E qui assure également une course libre correspondante entre les pistons de commande et le tiroir d'inversion. Dans ces conditions, le fonctionnement du présent moteur est le suivant Dans la position représentée à la fifre i le piston moteur 1 se trouve au début de la course qu1il doit effectuer dans le sens de la flèche F entre les deux disques d'obturation 3 et 4. le tiroir d'inversion 12 est lul-meme dans une po- sition qui assure à la fois - la communication deAa pdesupérie-we de la chambre 2 avec l'atmos- phère, - et la communication de i'extrémité opposée de cette chambre avec l'arrivée de fluide moteur à l'intérieur du distributeur. En effet, l'orifice 17 de la glace de distribution communique alors librement avec l'intérieur de ce dernier. Dans ces conditions, la pression du fluide tend à déplacer le piston moteur dans le sens de la flèche F. Il convient de noter que les pistons de commande 21a et 21b se trouvent maintenus dans leur position correspondarlte. par le fait que les rainures 26b du piston 21b assurent l'arrivée de fluide à l'intérieur de l'embout 23b contenant ce piston, cependant que du côté opposé, les rainures 29a de la queue de guidage du piston 21a assurent la mise en communication de la chambre de ce piston avec ltatmosphère. Dgns la position représentée à la figure 2 le piston moteur est parvenu à proximité de la fin de la course q-;'il effectue dans le sens de la flèche F en direction du disque d'obturation 3. Cependant, auparavant le fond de l'évidement 31 était lui-meme venu en appui contre la tête 32 de la tige de manoeuvre 30 des deux pistons de commande 21a et 21b. En conséquence, à partir de ce moment, le piston moteur 1 avait entralné ces deux pistons de commande dans son mouvement, dans le sens de la flèche F. Dans le cas représenté à la figure 2, le piston 21a est parvenu dans une position telle que ces rainures longitudinales 26a assurent alors l'arrivée du fluide sous pression dans le fond de l'embout tubulaire correspondante 23a. Dans ces conditions, la pression du fluide s'exerce sur le double piston dans le sens de la flèche F et provoque un déplacement rapide de celui-ci dans le sens F, jusqu'à la fin de la course prévue dans ce sens. A ce sujet, il convient de noter que, dans la position représentée à la figure 2, le piston 21b se trouve lul-meme dans une po- sition telle que les rainures 22b de sa queue de guidage assure une communication de la chambre de ce piston avec l'atmosphère. Or, dans son mouvement brusque dans le sens de la flèche F, ie double piston de commande 21a-21b vient entraîner le tiroir de distribution 12 après une certaine course libre égale à l'intervalle E mentionné précédemment. En fin de course, ce tiroir est alors amené dans une position assurant l'inversion de la distribution de fluide de part et d'autre du piston moteur 1. En effet, dans cette seconde position extrême, l'orifice 17 est raccordé à l'atmosphère, cependant que 1'orifice 16 communique avec l'arrivée de fluide moteur. En conséquence, ce dernier assure le déplacement du piston moteur 1 dans le sens inverse à la flèche F. Avant que ce piston atteigne la fin de sa course dans ce sens, il se produit un fonctionnement du système de distribution analogue à celui précédemment décrit. En effet, la rondelle 33 du piston moteur vient alors exercer une traction sur la tête 32 de la tige de manoeuvre 30 dans le sens opposé à la flèche F ce qui entraine le déplacement des deux pistons de commande 21a et 21b et, par suite, une inversion de fluide de part et d'autre de ces deux pistons. Sous l'action du fluide, ceux-ci se déplacent donc brusquement inverse dans le sens/à la flèche F, en entraînant avec eux le tiroir 12 pour le ramener dans la position représentée à la figure 1, et ainsi de suite. Comme on peut le constater, tous les organes mobiles du distributeur se déplacent dans une seule direction, en l'occurrence parallèlement à l'axe du piston moteur, contrairement à ce qui est le cas dans certains autres moteurs pneumatiques du même genre. Il s'agit donc là d'un avantage important entraînant une simplification de l'agencement mécanique du moteur et, par suite, une réduction de son prix de revient. Cependant, un autre avantage important du moteur selon l'in- vent ion réside dans le fait que le double piston de commande du tiroir d'inversion constitue son propre tiroir d inversion. En effet, ce sont les rainures 26a et 26b des deux tiroirs 21a et 21b qui assurent,en combinaison avec les rainures 29a et 29b des queues de guidage de ces deux pistons, une inversion de la distribution de fluide de part et d'autre de ceux-ci. Ceci évite donc d'avoir à prévoir un tiroir d'inversion particulier en plus du tiroir 20. Il en résulte également une très grande simplification de l'agencement du présent moteur. Un autre avantage important de celui-ci consiste en ce qu'il est possible de prévoir deux pistons moteur de part et d'autre du système de distribution. Une telle forme de réalisation est représentée à la figure 4. Dans ce cas, les organes du distributeur se trouvent logés dans une position excentrée par rapport à la tige 34 qui assure l'accouplement des deux pistons moteurs correspondants la et lb. Bien entendu, ces deux pistons transmettent une force égale à la somme des surfaces d'application du fluide, multipliée par la pression de ce dernier. Cemoteur peut, dans ce cas, comporter deux sorties d'entraînement coaxiales. opposées, situées à l'une et l'autre de ses extrémités. le système de distribution est identique à celui prévu dans la précédente forme de réalisation. En effet, il comporte également un tiroir d'inversion 12 commandé par deux pistons 21a et 22a accouplés par une tige de jonction 22. Comme précédemment, ces deux pistons présentent des rainures longitudinales 26a et 26b s'étendant uniquement dans leur partie proche de l'extrémité opposée à litige de jonction 22. Il est également prévu des rainures 29a et 29b sur les queues de guidage 27a et 27b de ces deux pistons. Chacun des embouts tubulaires 23a et 23b renferme un joint torique 24 entourant le piston de commande correspondant, un passage annulaire 25 étant prévu entre ces joints et la cavité intérieure du corps du dietributeur. Quantà la glace de distribution 14, elle comporte comme précédemment, trois orifices 15, 16 et 17 ayant les mêmes fonctions que dans la forme de réalisation des figures 1 à 3. Cependant, les distributions de fluide sont évidemment inverses en ce qui concerne les deux pistons moteurs la et lb, de façon que ceux-ci se déplacent dans le même sens. Des canaux et conduites 18a, 19a, 18b et 19b assurent les raccordements nécessaires avec l'une et l'autre extrémités des chambres 2a et 2b contenant les deux pistons moteurs. Dans cette forme de réalisation, la tige de manoeuvre 30 prévue précédemment est suppirmée et le double piston de commande 21a-21b est actionné directement par poussée de ltun et l'autre pistons moteurs la-lb, contre l'extrémité correspondante de la queue de guidage 27a ou 27b de l'un ou l'autre de ces pistons. Cependant, là encore, l'agencement est tel qu'il existe une course libre importante avant que l'un des pistons moteurs vienne agir sur le double piston de commande. Pans l'exemple représenté à la figure 4, cette course libre est matérialisée par l'écart L existant entre le piston moteur lb et l'extrémité correspondante de la tige de guidage 27b du double piston de commande. Une autre course libre E existe comme précédemment, entre ce double piston de commande et le tiroir dtinver- sion 12. le fonctionnement de ce moteur est le même que dans le cas précédent, avec cette seule différence que le double piston de commande 21a-21b est actionné uniquement par poussée et ce, par l'un ou l'autre des pistons moteurs la ou lb. Mais, sous réserve de cette seule différence, le fonctionnement est exactement le même. là encore, le système de distribution a pour avantage de répondre à une conception mécanique très simple et-peu coûteuse. Le prix de revient d'un tel moteur est donc réduit par rapport à celui des moteurs actuels du même genre, comportant deux pistons moteurs. Mais, dans un cas comme dans l'autre, le moteur selon l'invention n'est pas limité aux deux exemples qui viennent d'hêtre décrits à simple titre indicatif. En effet, différentes modifications peu vent être apportées au présent moteur. REVENDICATIONS 10 - Moteur actionné par un fluide, comportant un tiroir de distribution assurant l'inversion de la distribution de celui-ci de part et d'autre du ou des pistons moteurs, caractérisé en ce que ce tiroir est actionné dans un sens ou dans l'autre, dans une direction parallèle à l'axe du piston moteur, par un organe de commande constitué par deux pistons solidaires l'un de l'autre et qui comportent, sur une partie de leur longueur, des rainures susceptibles de servir de passages au fluide moteur pour agir sur le piston correspondant, après que celui-ci ait été partiellement déplacé dans le sens du déplacement prévu, cet organe étant luimême entraîné, peu avant la fin de chaque course, par le ou les piston(s) moteur(s) et l'agencement étant tel que les deux pistons de commande ainsi prévus jouent le rôlé de tiroir d'inversion de leur propre distribution de fluide. 20 - Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des deux pistons de l'organe de commande du tiroir d'inversion est monté dans une chambre comportant un joint torique entourant celui-ci, et la partie de chaque piston, située du côté du fond de la chambre correspondante présente des rainures longitudinales dont la longueur limitée est telle qu'avant l'une des positions extrêmes de cet organe, les rainures prévues sur l'un de ses pistons assurent un passage de fluide dans la chambre correspondante, de façon à provoquer un mouvement brusque de cet organe dans le meme sens jusqu'à la fin de sa course. 30 - Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun des deux pistons de l'organe de commande du tiroir d'inversion comporte une queue de guidage du côté opposé à l'autre piston, et ces deux queues de guidage présentent des rainures longitudinales dont la longueur limitée est telle qu'avant l'une des positions extrêmes de cet organe, les rainures prévues sur la queue de guidage de l'un de ses pistons assurent la communication avec l'extérieur de la chambre vers laquelle cet organe de commande est en cours de déplacement. 40 - Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux pistons de l'organe de commande du système de distribution sont accouplés par une tige de jonction de moindre section et le tiroir de commande est engagé entre ces deux pistons avec un jeu dans le sens axial permettant une course libre de cet organe avant qu'il agisse sur ce tiroir. 50 - Moteur selon la revendication 4, comportant un seul piston moteur, caractérisé en ce que la queue de guidage de l'un des pistons de l'organe de commande du système de distribution est attelée avec la tige de ce piston et ce, avec un jeu permettant une course libre de ce dernier, dans un sens et dans l'autre, avant quril agisse sur cet organe de commande. 60 - Moteur selon la revendication 4 comportant deux pistons moteurs placés dans deux chambres disposées de part et d'autre du système de distribution, et caractérisé en ce que les organes constitutifs de ce système sont disposés dans une position excentrée par rapport à une tige de jonction axiale assurant la solidarisation des deux pistons moteurs. 70 - Moteur selon les revendications 3 et 6, caractérisé en ce que les queues de guidage des pistons de l'organe de commande du système de distribution pénètrent dans les chambres des deux pistons moteurs et l'agencement est tel que ceux-ci peuvent agir par poussée, après une course libre, sur l'une ou l'autre de ces queues de guidage.