Brevet FR2471504A1 — publié le 19810619

La présente invention concerne les actionneurs à fluide. Dans la commande de dispositifs actionnés par un fluide, comme des moteurs, des vérins, des convertisseurs de mouvement de rotation en mouvement linéaire, etc, on désire souvent effectuer un déplacement de l'élément mobile contenu dans le dispositif qui ne soit qu'une fraction du déplacement complet possible. On a jusqu'à présent réalisé ceci au moyen de limitations mécaniques externes, comme des butées définissant des positions, des embrayages et des freins, en fonction de la nature du dispositif actionné par un fluide. Un but de l'invention est de réaliser un actionneur à fluide destiné à être utilisé avec un dispositif actionné par un fluide qu'on puisse faire fonctionner d'une manière sélective pour effectuer des déplacements fractionnaires sélectifs de l'élément mohile contenu dans le dispositif. Conformément à l'invention, un actionneur à fluide comprend un corps qui définit une chambre dans laquelle se trouve un ensemble de pistons qui isole des moyens de sortie de fluide situés à une extrémité de la chambre par rapport à des moyens d'entrée de fluide situés à l'autre extrémité de la chambre. Cet ensemble est sollicité de façon élastique vers les moyens d'entrée de fluide et il comprend un élément de piston cylindrique central qui est entouré de façon concentrique par au moins un élément de piston annulaire.Les moyens entrée de fluide comprennent plusieurs orifices d'entrée qui sont respectivement disposés de façon à fournir du fluide destiné à agir contre les éléments de piston, avec une configuration telle que l'application sélective d'un fluide sous pression aux orifices d'entrée a pour effet de déplacer un ou plusieurs éléments de piston vers les moyens de sortie de fluide. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 représente l'ensemble de pistons en butée contre les moyens d'entrée de fluide, et La figure 2 montre une position différente de l'ensemble de pistons. Sur les dessins, l'actionneur à fluide comprend un corps 10 qui est formé par un cylindre creux 11 et des parois d'extrémité 12, 13 définissant ainsi une chambre intérieure 14. Un orifice de sortie de fluide 5 est situé dans la paroi 12 et des orifices d'entrée de fluide 1, 2, 3, 4 sont situés dans la paroi 13. La chambre 14 contient un ensemble de pistons 15 qui isole l'orifice 5 de chacun des orifices 1, 2, 3 et 4. L'ensemble 15 comprend un élément de piston cylindrique central 15D qui est entouré de façon concentrique par des éléments de- piston annulaires 15C, 15B et 15A. Les éléments de piston 15A, 15B, 15C, 15D peuvent coulisser les uns par rapport aux autres et des joints d'étanchéité annulaires sont placés entre.les éléments adjacents et entre l'élément 15A et le cylindre 11. Un ressort à boudin 16 est logé dans la paroi d'extrémité 12 et il porte contre l'élément de piston 15A de façon à solliciter cet élément vers la paroi 13. L'élément de piston 15A présente un accouplement mécanique unidirectionnel avec l'élément 15B, à cause d'un rebord 15F, faisant saillie radialement, qui recouvre une partie de l'élément de piston 15B, si bien que la force élastique que le ressort 16 exerce sur l'élément 15A est transmise à l'élément 15B lorsque le rebord 15F est en contact avec l'élément de piston 15B. Des accouplements unidirectionnels similaires sont établis entre les éléments de piston 15B et 15C et les éléments de piston 15C et 15D. La contre-pression dans la chambre 14 aide l'action du ressort 16 qui peut donc avoir une force minimale. Les orifices d'entrée 1, 2, 3, 4 sont respectivement alignés avec les éléments de piston 15A, 15B, 15C et 15D, et des joints d'étanchéité annulaires L, K, M et N, portant sur leurs faces, sont placés entre la paroi d'extrémité 13 et les éléments de piston respectifs, de façon que l'élément de piston 15A porte contre une face du joint L, que l'élément 15B porte contre une face du joint K, que l'élément 15C porte contre une face du joint M et que l'élement 15D porte contre une face du joint N. Au cours du fonctionnement, un fluide sous pression provenant d'une source (non représentée) est appliqué sélectivement à l'un des orifices. d'entrée 1, 2, 3 ou 4, afin de déplacer un ou plusieurs des éléments de piston. Par exemple, lorsqu'un fluide est appliqué à l'orifice 2, comme le montre la figure 2, l'élément de piston 15B est déplacé vers l'orifice de sortie 5 et, du fait de l'accouplement mécanique unidirectionnel avec l'élément de piston 15A, ce dernier élément est également déplacé vers l'orifice de sortie 15. Le déplacement de fluide total que produit l'actionneur 10 est égal au produit de la course longitudinale des éléments de piston 15A, 15B par l'aire de section droite combinée du côté d'évacuation des éléments de piston 15A, 15B.Lorsque la pression qui est appliquée à l'orifice d'entrée 2 est supprimée, le ressort 16 ramène les éléments de piston 15A, 15B à la position de la figure 1. On notera que la face avant d'un piston est chanfreinée au niveau de l'accouplement unidirectionnel entre les éléments de piston adjacents, par exemple en 18. Grâce à ceci, le fluide sous pression qui se trouve dans la chambre 14 peut agir des deux côtés du rebord recouvrant, par exemple 15F, ce qui exclut l'aire du rebord de l'expression qui définit le déplacement de fluide de l'actionneur. Dans le cas où on désire limiter ou faire varier la course de l'ensemble 15, on peut ajuster une paroi réglable 19 à l'intérieur de la chambre 14, au moyen d'un accouplement fileté sur une embase 20, concentrique à l'orifice de sortie 5, comme il est représenté en pointillés sur la figure 1. On peut utiliser l'actionneur 10 pour permettre un mouvement pas à pas ou incrémentiel d'un moteur hydraulique, par exemple, en branchant l'orifice 5 à un té placé dans la conduite hydraulique entre le moteur hydraulique, la source d'énergie hydraulique et le robinet d'arrêt qui est utilisé pour le fonctionnement continu normal du moteur. Dans ces conditions, pour réaliser une correction de position en rotation du moteur, lorsqu'il est au repos et que le robinet d'arrêt est fermé, on peut faire fonctionner l'actionneur 10 en appliquant de l'énergie sous forme d'un fluide (hydraulique ou pneumatique) à un orifice d'entrée sélectionné 1, 2, 3- ou 4, afin de fournir un volume hydraulique sélectionné au moteur, entraînant ainsi une rotation incrémentielle de valeur correspondante du moteur. Cette configuration ne gêne pas le fonctionnement normal du moteur du fait que l'ensemble de pistons 15 dè l'actionneur 10 isole les orifices d'entrée 1, 2, 3, 4 de l'orifice de sortie 5. On peut apporter diverses modifications à l'actionneur décrit ci-dessus. Par exemple, il n'est pas nécessaire que les éléments de piston soient au nombre de quatre et on pourrait utiliser n'importe quel nomb-re. On pourrait utiliser une forme différente de configuration de rappel à ressort et ce rappel pourrait en fait être appliqué individuellement aux éléments de piston, évitant ainsi la nécessité de l'accouplement unidirectionnel entre pistons. On pourrait modifier les dimensions relatives des diverses pièces représentées et, par exemple, l'aire des faces des éléments de piston du côté d'entrée de l'actionneur pourrait être supérieure à l'aire correspondant au côté de sortie, ce qui procurerait une amplification de pression du fluide. I1 va de soi que de nombreuses autres modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Actionneur à fluide caractérisé en ce qu'il comprend un corps (11) qui définit une chambre (14) dans laquelle se trouve un ensemble de pistons (15) qui isole des moyens de sortie de fluide (5) situés à une extrémité de la chambre (14) par rapport à des moyens d'entrée de fluide (1, 2, 3, 4) situés à l'autre extrémité de la chambre (14), cet ensemble (15) est sollicité de façon élastique vers les moyens d'entrée de fluide (1, 2, 3, 4) et il comprend un élément de piston cylindrique central (15D) qui est entouré de façon concentrique par au moins un élément de piston annulaire (15A, 15B, 15C), les moyens d'entrée de fluide (1, 2, 3, 4) comprennent plusieurs orifices d'entrée qui sont respectivement conçus de façon à fournir un fluide agissant contre les éléments de piston (15A, 15B, 15C, 15D), et la configuration est telle que l'application sélective de fluide sous pression aux orifices d'entrée (1, 2, 3, 4) déplace un ou plusieurs des éléments de piston (15A, 15B, 15C, 15D) vers les moyens de sortie de fluide (5). 2. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face de chaque élément de piston (15A, 15B, 15C, 15D) qui est adjacente aux moyens d'entrée de fluide (1, 2, 3, 4) peut venir en contact avec un joint d'étanchéité annulaire (L, K, M, NY qui est porté par les moyens d'entrée de fluide et qui est traversé par l'orifice d'entrée associé (1, 2, 3, 4). 3. Actionneur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les joints d'étanchéité annulaires (L, K, M, N) sont mutuellement décalés dans la direction axiale de la chambre (14) et les éléments de piston (15A, 15B, 15C, 15D) ont des longueurs axiales respectives telles que la face de l'ensemble de pistons (15) qui se trouve du côté de l'ori- fice de sortie de fluide (5) soit pratiquement plane lorsque les éléments de piston (15A, 15B, 15C, 15D) portent respectivement contre les joints d'étanchéité annulaires (L, K, M, N). 4. Actionneur selqn l'une quelconque des revendi cations 1 à 3, caractérisé en ce qu'un organe de rappel (16) sollicite de façon élastique l'un des éléments de piston (15A) vers les moyens d'entrée de fluide (1, 2, 3, 4) et les éléments de piston adjacents (15A, 15B) comportent un accouplement mécanique unidirectionnel (15F), grâce à quoi tous les éléments de piston sont sollicités vers les moyens d'entrée de fluide (1, 2, 3, 4). 5. Actionneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la chambre (14) comporte une paroi d'extrémité (19) réglable en position, ce qui permet de régler la course maximale de l'ensemble de pistons (15).