Brevet FR2455201A1 — publié le 19801121

L'invention due à la collaboration de Monsieur Jean-François LOUPIOT concerne un vérin rotatif dont l'arbre est monté à rotation entre deux paliers portes par un cylindre. Le problème non résolu sur ce type de vérins reside dans le fait que l'arbre est soumis à une poussée axiale sous l'action de la force de pression hydraulique. Une telle poussée est préjudiciable à la tenue des paliers. Pour remédier à ce problème les constructeurs sont obligés d'utiliser des palierssupport largement dimensionnés. Selon l'invention ce problème est résolu par le fait que l'arbre s'étend radialement jusqu'à la paroi interne du cylindre par un disque dont est chaque face de surface sensiblement égale à la face active du piston coulis- sant et que l'une des faces du disque et ladite face active du piston coulissant délimitent des chambres de pression soumises à des efforts de poussée antagonistes équilibrés. Le vérin ainsi réalisé est particulièrement fiable car l'arbre ou le rotor est exempt de toute contraint. axiale. I1 y a également lieu de noter que ltéquilibrage axial de l'arbre est assuré du fait que tous les efforts sont centrés sur l'axe de rotation de l'arbre. Ceci tient au fait que les chambres d'équilibrage de l'arbre sont coaxiales et uniformément réparties. Le vérin ainsi réalisé peut être bloqué dans toute position angulaire de l'arbre, en agissant sur le piston coulissant. On décrira ci-après un mode de réalisation~préféré du vérin en référence au dessin dans lequel la figure 1 est une coupe longitudinale du vérin. Le vérin tel que représenté se compose d'un corps constitué par deux flasques de fixation 1, 2, porteurs des paliers-support d'un arbre tournant 3. Les flasques 1, 2 sont séparés axialement par le cylindre 4 dont la paroi porte les orifices d'alimentation 5, 6 en fluide sous pression débité par une source de fluide, et qui est accolé à un manchon cylindrique 9 muni intérieurement d'une denture 10. Les flasques 1, 2, cylindre 4 et manchon 9 sont assemblés entre eux afin de constituer le corps du vérin. La partie mobile du vérin est constituée par un piston 11 à queue creuse qui possède un certain nombre de parties fonctionnelles, énumérées ci-apres, et qui assurent le guidage et le positionnement angulaire du piston. Le piston 11 possède - une portée de guidage étanche 12 dans le cylindre 4 qui est axialement décalés tout en étant coaxiale d'une autre portée de guidage 12' du piston sur l'arbre 3, - un alésage 13 concentrique à la portée 12 dont l'étendue axiale définit la portée de coulissement étanche 12' du piston 11 sur l'arbre 3, - des cannelures externes 14 dont les dents sont engagées entre les dents de portée de la denture 10 qui assurent une liaison en rotation, - une denture interne 15 dont les dents sont engagées entre les dents formées par les cannelures 16 de l'arbre 3 et qui définit une portée de liaison, - les cannelures et dentures 14, 15 sont situées du mime côté par rapport aux portées 12, 12' dans le but d'éviter les contraintes de torsion dans le piston au niveau des portées 12, 12', - des chambres de fluide concentriques limitées axialement par des épaulements formés sur le piston 11 et le manchon 9, - une première chambre 27 est limitée par la paroi intérieure du cylindre 4, la périphérie de la queue creuse du piston 11 et des épaulements que limitent la portée extérieure 12 du piston et les cannelures 14, - une deuxième chambre 28 est limitée par la denture 10, les cannelures 16, la face interne du flasque 1 et la face extrême de la queue du piston 11, - une troisième chambre 29 est limitée par le fond du piston 11, la denture 15, la périphérie de l'arbre 3 et l'alésage de la queue du piston, - une quatrième chambre 30 est limitée par une face épaulée du piston 11 et la face épaulée correspondante 18 d'un disque 20, rigidement fixé sur l'arbre 3 et qui s'étend radialement jusqu'à la paroi interne du cylindre 4.La face U est imbriquée dans la face correspondante du piston 11, - une cinquième chambre 31 est limitée par la face interne du flasque 2 et la face épaulée correspondante 19 du disque 20. De morne la face 19 est imbriqué dans la face interne correspondante du flasque 2, - un orifice 21 traverse la paroi de la queue du piston et met en communicatio la chambre 27 avec la chambre 29. Un conduit axial 22 dans l'arbre 3 met en communication les chambres 29 et 31, - enfin les orifices d'alimentation 5, 6 débouchent respectivement dans les chambres 30 et 27. Le troyen transformateur du mouvement de translation en mouvement de rotation ou réciproquement est constitué par un système de rampes hélicoldales associé à l'ensemble de denture et cannelures 15, 16, l'autre ensemble 10, 14 étant constitué par des éléments rectilignes assurant le guidage du piston 11. L'inclinaison des rampes, le nombre de celles-ci sont déterminés pour conférer à l'arbre 3 le déplacement angulaire souhaité. Enfin une rondelle à ressort 23 prend appui sur la face 19 du disque 20 et sur la bague intérieure du palier-support de l'arbre 3 et permet le rattrapage axial des jeux. Un certain nombre de joints d'étanchéité 41, 42, 43 sont prévus au contact des éléments assemblés du vérin. De même des joints d'étanchéité fixes ou frottants sont prévus sur les flasques 1, 2, le piston 11 et le disque 20. L'ensemble des joints d'étanchéité permet d'isoler les enceintes de fluide soumises à la pression d'arrivée,de celles qui sont soumises à la pression d'échappement. Le fonctionnement du vérin est le suivant : Pour obtenir le déplacement angulaire de l'arbre 3, l'orifice 5, ci-apres appellé orifice d'entrée, est soumis à la pression p. La force de pression résultante dans la chambre 30 agit sur la face 18 du disque 20, si bien que l'arbre 3 est soumis à une poussée axiale dirigée vers le flasque 2. La force de pression résultante agit également sur la face épaulée du piston 11 dont la denture 15 agit sur les cannelures 16. Les surfaces de poussée limitant la chambre 30 sont sensiblement équivalentes, ni bien que l'arbre 3 est en équilibre axial partiel. Les chambres 27, 28, 29 communiquent entre elles et sont soumises à la pression d'échappement po. Cette pression pousse l'arbre 3 vers la gauche de la figure tandis que la mime pression, qui s'exerce dans la chambre 31, pousse l'arbre 3 vers la droite. Les surfaces de poussée limitant les chambres 27, 28, 29, d'une part, et la chambre 31, d'autre part, sont sensiblement équivalentes, ni bien que l'arbre 3 est resté en équilibre axial. Le piston 11 peut donc se déplacer vers la droite ou vers la gauche selon que la pression d'arrivée s'exerce dans l'orifice 5 ou 6. La course du piston 11 est limitée à droite par l'extrémité de la denture 10 et elle est limitée à gauche par la face 18 du disque 20. On supposera par construction que la différence des sections du cylindre 4 et de l'arbre 3 dans la chambre 31 est supérieure à la différence des sections du cylindre 4 et de l'arbre 3 dans les chambres 27, 28, 29. La force de pression dans la chambre 31 sera alors supérieure à la force de pression dans les chambres 27, 28, 29 et permettra de vaincre les forces de frottement entre dentures et cannelures tout en exerçant par l'entremise des cannelures 16 une poussée axiale sur l'un des paliers de l'arbre 3. Si la surface de la face 18 est légèrement inférieure à celle de la surface active du piston 11 dans la morne chambre 30, la force de poussée qui s'exerce dans la chambre 30 permet de compenser les forces de frottement entre dentures et cannelures et d'exercer une poussée axiale sur l'un des paliers de l'arbre 3. Comme dans l'hypothèse précédente ce sont les cannelures 16 de l'arbre 3 qui prennent appui sur le palier correspondant de l'arbre 3. Dans le but de réduire l'encombrement axial du vérin les faces 18, 19 du disque 20 sont imbriquées dans les faces en regard situées sur le piston 11 et sur le flasque 2. On conçoit également que l'amplitude des déplacements angulaires de l'arbre 3 peut être ch2rgee par suite d'une modification de la course du piston 11. On pourra donc adapter au même corps de vérin des pistons différents en fonction des déplacements recherchés de l'arbre 3. REVENDIGATIONS 1 - Vérin rotatif dont l'arbre est monté à rotation entre deux paliers portés par un cylindre sous l'action d'un piston coulissant dans ledit cylindre associé à un moyen transformateur du mouvement de coulissement du piston en un mouvement de rotation de I'arbre, caractérisé par le fait que l'arbre (3) s'étend radialement jusqu'à la paroi interne du cylindre par un disque (20) dont chaque face (18, 19) est de surface sensiblement égale à la face active du piston coulissant et que lune des faces du disque et la face active du piston coulissant délimitent des chantres de pression soumises à des efforts de poussée antagonistes. 2 - Vérin selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les faces (18, 19) du disque (20) sont respectivement tournées vers un flasque de fixation (2) du vérin et vers l'une des faces du piston coulissant (3). 3 - Vérin selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les faces cia, 19) du disque (20) sont imbriquées dans le flasque (2) et le piston (il). 4 - Vérin selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le piston coulissant possède des portées de guidage (12, 12') coaxiales et que lesdites portées de guidage sont axialement décalées et situées d'un meme côté des portées de liaison (14, 15). 5 - Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'une au moins des faces du disque possède une surface différente de celle de la face active correspondante du piston coulissant sownise à l'effort de poussée antagoniste.