Brevet FR2467310A1 — publié le 19810417

VERIN A DOUBLE EFFET. La présente invention concerne un vérin à double effet qui, une fois. arrivé dans une de ses positions de fin de course, même dans le cas o il se produit une baisse de la pression du fluide qui l'a amené dans cette position, n'est pas déplacé jusqu'à ce que son mouvement soit à nouveau commandé. L'utilisation de vérins hydrauliques, pneumatiques et, d'une façon générale, de vérins commandés par tout type de fluide de travail,. nécessite de prévoir, en association auxdits vérins, des moyens empêchant un déplacement de la position relative vérin-cylindre lorsque, pour une raison quelconque, par exemple une défaillance, il se produit une baisse de la pression qui a amené le vérin dans la position requise. En outre, on sait utiliser des vérins pneumatiques ou hydrauliques en assurant leur actionnement discontinu de manière que, une fois que la position désirée est atteinte, il soit nécessaire de faire en sorte qu'une butée mécanique absorbe la pression régnant dans les tubes et chambres du cylindre de vérin. L'invention a pour but de fournir un vérin hydraulique ou pneumatique à double effet dans lequel, une fois que l'ensemble cylindre-piston a at- teint une de ses deux positions limites, cette position soit automatiquement maintenue, même si la pression du fluide de travail tombe à zéro. Un mouvement inverse du piston se produit alors seulement après que du fluide de travail sous pression est à nouveau fourni au cylindre dans la direction désirée. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante et des figures jointes, données à titre illustratif mais non limitatif. La Figure lA représente, en coupe diamétrale, une moitié d'un vérin à double effet conforme à la présente invention, dans une zone adjacente à son fond aveugle. La Figure lB est une vue semblable à la précédente mais elle concerne l'autre moitié du vérin,-dans. une zone adjacente à son fond perforé pour le passage de la tige de piston; et 2 2467310 les Figures 2 à 6 sont des vues en coupe partielle dudit vérin, limité à son piston et aux zones adjacentes du cylindre; sur ces figures, le piston a été représenté dans différentes positions successives, depuis la position o le piston est situé à proximité du fond aveugle (Figure-lA) jusqu'à la position o le piston est proche du fond perforé pour permettre le passage de la tige de piston (Figure 6). Sur les Figures IA et 1B, on a désigné par 10 un vérin à double effet qui comporte une chemise cylindrique 11, un premier fond extréme 12 qui est aveugle et un second fond qui est perforé pour permettre le passage de la tige de piston désigné par 13 sur la Figure lB. A l'intérieur du cylindre 11 peut se déplacer un piston 20 pourvu d'un joint annulaire d'étanchéité 29. Le piston 20 est entraîné de façon à se déplacer à l'intérieur du cy- lindre 11 à l'aide d'une tige 30 qui est fixée par une extrémité 31, par exemple par vissage, sur la surface intérieure.du fond aveugle 12 du cylindre tandis que l'autre extrémité 32 est engagée partiellement dans le fond per- foré 13 qui n'exerce par conséquent qu'une action de centrage-radial.. Le mouvement axial du piston 20 est associé au mouvement axial d'une tige tubulaire 40 qui est elle-même reliéeau piston 20 par son extrémité 42, intérieurement adjacente au fond aveugle 12. La tige tubulaire 40 traverse le fond perforé 13 et glisse le long de la tige d'entraînement 30. L'extrémité 41 de la tige-tubulaire 40 qui sort à l'extérieur du fond perforé 13 est reliée rigidement à un poussoir, généralement massif, utilisé pour. transmettre le mouvement du piston 20 du vérin 10 à un mécani-sme à commander, non représenté sur la figure. Dans le cas correspondant à-la Figure lB, la liaison entre l'extrémité 41 (également appelée l'extrémité extérieure) de la tige tubulaire 40 et le poussoir 50, fait intervenir une gorge annulaire 51 dans laquelle est engagée, par exemple par galetage, la paroi de la tige tubulaire 40 qui forme ainsi une pièce unitaire avec le poussoir 50. En conséquence, lorsque le piston 20 est déplacé en direction de sa position limite à proximité du fond aveugle 12, comme indiqué sur les Figures- lA et lB, l'extrémité extérieure 32 de la tige d'entraînement 30 peut être appliquée contre l'extrémité intérieure 52 du poussoir 50, qui est constamment reliée à la tige tubulaire 40. Dans d'autres cas, il peut exister un intervalle de jeu entre l'extrémité libre 32 de la tige d'entraînement 30 et l'extrémité intérieure 52 du pous- soir 50, du fait que la position relative de l'ensemble 40-50, d'une part, et de l'ensemble 10-30, d'autre part, est obtenue, conformément à la pré- sente invention, avec d'autres moyens qui vont être précisés dans la suite. 246731 0 On voit par conséquent que l'ensemble se composant de la tige tubulaire et du poussoir 50 suit le déplacement du piston 20, tandis que le cylindre et la tige 30 interviennent comme des éléments d'entraînement. Conformément à la présente invention, le piston 20 et la tige tubulaire 40 ne sont pas reliés rigidement entre eux; en fait, deux ressorts 21 et 22 permettent des mouvements relatifs appropriés entre le piston 20 et l'extré- mité intérieure 42 de la tige tubulaire 40. Ces ressorts 21 et 22 sont respectivement placés entre des faces 23 et 24 du piston 20 et deux bagues élastiques de blocage 25 et 26 qui sont fixées sur la surface extérieure de la tige tubulaire 40 à proximité de son extrémité intérieure 42. Les caractéristiques élastiques des deux ressorts précités et les dimen- sions géométriques des éléments structuraux concernés sont telles que, ence qui concerne la position du piston 20 représentée sur la Figure IA et qui correspond à une position centrée, ledit piston puisse se déplacer, dans l'une ou l'autre direction, par rapport à la tige 40, de deux distances égales désignées par (d). En conséquence, le piston 20 peut coulisser le long de la tige creuse d'une distance égale à (2d). Le trou central du piston 20, qui sert de surface de guidage pour les déplacements du piston par rapport à la tige perforée 40, est pourvu de deux gorges annulaires 27, 28, qui sont espacées de la même distance (d) du plan transversal médian (P) du piston. En correspondance à ladite position de centrage du piston 20 par rapport à la tige perforée 40, il est prévu dans cette dernière, deux trous diamétra- lement opposés 43 et 44, qui entrent en correspondance avec une première gorge annulaire 33 de la tige d'entraînement 30 quand le piston 20 arrive dans sa position limite intérieure. Deux billes 35, 36, jouant le rôle de butées sont insérées partiellement dans la gorge 33 et dans les trous 43 et 44 de la tige tubulaire 40 de façon à permettre un mouvement relatif du piston 20 par rapport à cette tige tubu- laire 40. En conséquence, dans la position indiquée surla Figure lA, les ressorts 21 et 22 maintiennent, en l'absence d'une pression s'exerçant à la fois sur la droite et sur la gauche du piston 20, ce dernier dans une position centrée par rapport aux bagues élastiques de blocage 25, 26; dans ladite position, la tige tubulaire 40 et la tige d'entraînement 30 sont solidarisées l'une de l'autre par les billes de blocage 35, 36, dont le diamètre est essentiel- lement égal à la somme de la profondeur de la rainure 33 et de l'épaisseur de la tige tubulaire 40. Tant que le piston 20 n'est pas poussé vers la droite ou vers la gauche par le fluide sous pression, le poussoir 50 et la tige tubulaire 40 sont bloqués par rapport à la tige d'entraînement 30 et en conséquence, le vérin est verrouillé en position. Lorsqu'une pression est appliquée, par exemple contre la face de gauche 23 du piston, la tige 40 et la tige 30 étant encore verrouillées l'une avec l'autre à l'aide des billes 35, 36, le piston 20 est déplacé vers la droite en contrebalançant la force de réaction exercée par le ressort 22, jusque dans la position de la Figure 2. Dans cette position, le ressort 22 est entièrement comprimé et la récupération des intervalles existant entre les différentes spires est égale à la distance (d) définie ci-dessus. En conséquence, la gorge 27 du piston 20 entre en correspondance avec les orifices 43 et 44; si la pression continue à s'exercer sur la face 23 du piston 20, ce dernier transmet ladite force, par l'intermédiaire du ressort comprimé 22 et de la bague 26, à la tige tubulaire 40, qui est poussée vers la droite; du fait que, au début de ce mouvement (Figure 2), la gorge 27 est en correspondance avec les orifices 43 et 44, les billes 35 et 36 sortent de la gorge 33 et pénètrent d'elles-mêmes dans l'ouverture formée par la gorge 27 et les trous43, 44 de la tige tubulaire 40, ce qui produit une liaison du piston 20 avec la tige tubulaire 40 dans leurs mouvements axiaux, comme indiqué sur la Figure 3. Dans cette position relative du piston 20 et de la tige tubulaire 40, l'ensemble 20-40-50 arrive à proximité de l'extrémité extérieure de la tige d'entraînement 30, qui est pourvue dans cette zone d'une seconde gorge annulaire 34 (Figure 4). Le ressort 22 étant toujours comprimé, la gorge 27 du piston 20 entre en correspondance avec une seconde gorge 34 de la tige d'entraînement 30 (Figure 5); même si la pression s'exerçant sur la face de gauche du piston maintient encore le ressort 22 comprimé, l'alignement des gorges 27, 34 et des trous 43, 44, produit un désaccouplement du piston 20 par rapport à la tige tubulaire 40. Lorsque la pression s'exerçant sur la face de gauche du piston 20 cesse, le ressort comprimé 22 pousse vers la gauche le piston , ce mouvement se produisant sur une course égale à la distance (d); ce déplacement relatif est accompagné par la pénétration des billes de butée 35, 36, dans l'ouverture formée par l'épaisseur de la tige 40 (trous 43 et 44) et par la profondeur de la gorge annulaire 34 (Figure 6). Le piston se trouve maintenant dans la position de la Figure 6, qui est parfaitement symétrique à la position de la Figure 1A: en l'absence d'une pression appliquée à l'une des deux faces du piston, ce dernier est maintenu dans une position centrée par rapport aux passages 43 et 44 des ressorts 21, 22 et, en même temps, la tige 40 est rendue solidaire de la tige d'entraînement 30 de manière à ne pas pouvoir se déplacer axialement par rapport à celle-ci. Le vérin est ainsi à nouveau verrouillé en position. Le passage du piston, et par conséquent du vérin, de la position indiquée sur la Figure 6 jusque dans la position indiquée sur la Figure IA, se déroule d'une manière parfaitement inverse au processus qui vient d'être décrit. D'autre part, il est important de noter que les gorges prévues dans la tige d'entraînement 30 peuvent intervenir en nombre supérieur à deux et qu'elles peuvent être placées dans toute autre position intermédiaire. Il est par conséquent possible de verrouiller l'ensemble piston-cylindre dans toute position intermédiaire désirée et, également, en correspondance avec les positions limites indiquées sur les Figures. Il est en outre évident que la gorge ménagée dans la tige d'entraînement peut également être unique et qu'il n'est pas nécessaire qu'elle corresponde à une des deux positions limites du piston. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. 6 - 2 24667310 REVENDICATIONS 1.- Vérin à double effet comportant des butées pour définir au moins une position prédéterminée et, de préférence, au moins les deux positions de fin de course, du type comportant un cylindre pourvu d'un côté, d'un fond aveugle et, de l'autre côté, d'un fond perforé pour le passage de la tige de piston, un piston pouvant coulisser à l'intérieur du cylindre-en même temps qu'une tige tubulaire, et pouvant glisser le long d'une tige d'entraînement solidaire du fond aveugle du cylindre, caractérisé en ce que ledit piston(20)est relié,. avec un jeu axial, à la tige tubulaire.(40) par l'intermédiaire de deux- épaulements (25, 26) prévus sur la surface extérieure de la tige tubulaire (40) et à l'aide de deux ressorts (21, 22) prévus sur les deux côtés du piston (20) entre chaque face (23, 24) de ce piston (20) et l'épaulement associé (25, 26), en ce que le trou cylindrique du-piston (?20) dans lequel -passe la tige tubulaire (40) est pourvu de deux gorges (27, 28), en ce que -- la tige tubulaire (40) est pourvue d'au moins un trou (43, 44)-la traversant dans son épaisseur, en correspondance à la position axiale médiane (P)-du piston (20) par rapport à la tige tubulaire (40), en ce qu'au moins une gorge (33, 34) est prévue dans la tige d'entraînement (30) , en ce qu'il est prévu au moins une bille de butée (35, 36) dans chacun desdits trous (43, 44) de la paroi de tige tubulaire, et en ce que le diamètre desdites billes de butées (35, 36) est, d'une part, supérieur à l'épaisseur de paroi - - de la tige tubulaire (40) et, d'autre part, plus-petit que la somme-de l'épaisseur de paroi de la tige tubulaire (40) et de la profondeur des gorges (27, 28) du piston (20) et est, en outre, plus petit que la somme de l'épais- seur de paroi de la tige tubulaire et de la profondeur des gorges (33, 34) de la tige d'entraînement (30). 2.-Vérin à double effet selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux gorges précités (27, 28) qui sont ménagées dans la surface intérieure du trou axial du piston (P) du piston (20) et en ce que ladite distance (d) d'espacement par rapport au plan transversal médian (P) du piston (20) est égale à la distance maximale de contraction de chacun des deux ressorts précités (21, 22) qui sont prévus sur les deux côtés du piston (20). 3.- Vérin à double effet selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits épaulements annulaires (25, 26) ménagés sur la surface extérieure de la tige tubulaire (40) et définissant le mouvement axial relatif entre le piston (20) et la tige tubulaire (40) sont formés à l'aide de bagues élastiques de blocage qui sont logées dans des gorges correspondantes prévues dans la surface extérieure de 'la tige tubulaire (40). 7 2467310 4.- Vérin à double effet selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu dans la surface extérieure de la tige d'entraînement (30 une gorge (33, 34) pour chacune des positions désirées de blocage du piston (20) par rapport au cylindre. 5.- Vérin à double effet selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite tige d'entraînement (30) est fixée,de préférence par vissage, sur la face intérieure du fond aveugle du cylindre.