Brevet FR2486171A1 — publié le 19820108

La présente invention concerne un dispositif destiné à amortir le mouvement du piston en fin de course dans un vérin à fluide sous pression, du genre comportant un organe obturateur relié au piston et conçu pour pénétrer pendant l'amortissement dans un orifice de sortie situé devant le piston, et un anneau qui agit en clapet de retenue et est disposé avec un certain jeu axial dans une rainure annulaire afin d'interdire l'écoulement de fluide sous pression,pendant l'amot-tissement, à travers le passage annulaire ménagé entre la paroi définissant l'orifice de sortie et l'organe obturateur, tout en permettant l'écoulement de fluide en sens opposé pendant la course de retour du piston0 Un tel dispositif est connu d'après le brevet SW 347.046. Dans le dispositif connu, l'anneau servant de clapet de retenue présente une section non déformable et, pour le rendre plus apte à s'engager sur la surface légèrement renflée d'un organe obturateur ou à s'appliquer élastiquement contre un orifice de sortie, on ménage dans son pourtour une fente ou solution de continuité. Toutefois, de ce fait, l'anneau frotte assez fortement contre ladite surface et risque de prendre du biais, d'entamer cette surface et de s'user à l'excès. Pour assurer un écoulement de fluide suffisant pendant la course de retour, on ménage dans le fond de la rainure des canaux (désigné par la référence numérique 14 dans le brevet sus-cité) qui débouchent à travers la paroi adjacente dans le compartiment de cylindre situé devant le piston. Ces canaux permettant l'écou- lement de retour compliquent la structure et rendent la fabrication plus difficile et plus croûteuse0 La présente invention a pour but de réaliser un tel dispositif qui, bien que de structure simple et peu couveuse, réduise l'usure et le risque de voir l'anneau entamer la surface coopérante, tout en assurant une bonne étanchéité pendant l'amortisse- ment et un bon écoulement du fluide pendant la course de retour, malgré l'absence de conduits d'écoulement de retour indépendants. A cette fin, l'invention vise un dispositif amortisseur dont l'anneau présente une section axiale lui permettant de se déformer au moins radialement et, réparties sur son pourtour, des échancrures de franchissement en dérivation situées à l'intérieur de la rainure annulaire de manière à permettre l'écoule- ment de fluide pendant la course de retour du piston. Ainsi, en donnant à l'anneau d'étanchéité une section qui lui confère de l'élasticité radiale et en prévoyant de préférence une lèvre annulaire en contact avec la surface opposée, on peut laisser l'anneau intact sur son pourtour (sous réserve de sa partie radialement limitée qui présente les échancrures d'écoulement du fluide de retour) et ltembotter tout de même élastiquement dans la rainure annulaire. De ce fait, l'anneau peut être uniforme sur tout son pourtour et risque moins de prendre du biais et d'entamer la surface coopérante.En outre, il est mieux centré pendant qu'il s'engage sur la surface coopérante, ce qui assure une bonne étanchéité tout autour de celle-ci. L'étanchéité est encore plus efficace s'il est prévu une lèvre annulaire pressée contre cette surface par la pression de fluide (assez élevée) existant au cours de l'amortissement. Gracie aux échancrures d'écoulement ménagées dans l'anneau même, il est inutile de pratiquer des canaux d'écoalement de retour séparés dans le fond du cylindre ou dans l'organe obturateur. De plus, la structure devient simple et peu conteuse, car les échancrures sont faciles à obtenir pendant la fabrication, par exemple par poinçonnage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront des revendications auxiliaires et de la descriptioi que l'on va maintenant donner à titre d'exemple d'une réalisation préférée en se référant aux dessins annexés, sur lesquels i la figure 1 représente en coupe axiale une extrémité d'Fia vérin hydraulique dont le piston est muni d'un amortisseur selon l'invention la figure 2 reproduit un détail de la figure 1 et montre un anneau qui agit en clapet de retenue et ferme un passage annulaire au cours de l'amortissement ;; la figure 3 est une vue analogue montrant l'anneau pendant la course de retour du piston la figure 4 est une vue de face en élévation de l'ensemble de l'anneau la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure 4O Sur les dessins, on voit sur la figure 1 une extrémité d'un vérin hydraulique comportant un cylindre 1, un piston 2 muni d'un segment d'étanchéité 3, une tige de piston 4 et un fond de cylindre 5 que la tige de piston 4 franchit en traversant un orifice de sortie 6, ainsi qu'un manchon de guidage extérieur 7 muni d'une fourrure 8 et de segments racleurs d'étanchéité 9 et 10.Sur la figure 1, on voit encore deux écrous 11, 12 vissés sur des tirants non représentés de montage du vérin, une vis d'arrêt 13 immobilisant le manchon de guidage 7, un embout à liquide hydraulique 15 qui communique avec le compartiment de cylindre 14 situé devant le piston 2 et avec l'orifice de sortie 6 (quand le piston occupe la position représentée) et une vanne d'étranglement réglable 16 qui relie le compartiment de cylindre 14 à l'embout 15 à travers un canal 17. Ainsi qu'il apparaîtra plus loin, on peut substituer ou adjoindre à la vanne de réglage 16 et au canal 17, dont l'agencement est connu en soi, un autre dispositif d'étranglement non réglable, Dans le piston 2 est vissé un collet amortisseur 18 qui agit en obturateur d'étranglement.Ce collet 18 a un diamètre nettement inférieur à celui du piston et est constitué, dans l'exemple illustré, par un manchon cylindrique que traverse un tronçon étroit 4' de la tige de piston 4. Le collet amortisseur 18 a les dimensions voulues pour pénétrer au moins partiellement, avec un certain jeu radial, dans l'orifice de sortie 6, aussi sensiblement cylindrique, ledit jeu radial étant supérieur à celui qui résulte des tolérances de fabrication et de l'usure des segments 3 du piston 2 et 8-10 de la tige de piston 4, après un usage prolongé. Ainsi, un passage annulaire 19 (figure 2) est ménagé entre l'extérieur 20 du collet 18 et la paroi 21 de l'orifice de sortie 6. Pour amortir comme souhaité le mouvement du piston en fin de course, il faut limiter ou interdire complètement l'écoulement de fluide hydraulique à travers le passage 19 pendant l'amortissement. En cas d'interception totale, on peut compenser la hausse de pression provoquée au moyen d'une vanne d'étranglement séparée telle que 16. Pour réduire ou interdire ainsi l'écoulement à travers le passage annulaire 19, l'invention vise un anneau 22 de structure appropriée qui agit en clapet de retenue et est logé avec un certain jeu axial dans une rainure annulaire 23, ménagée dans la paroi 21 de l'orifice de sortie 6 à l'intérieur de cet orifice. la rainure annulaire 23 est uniforme sur tout son pourtour et définie, comme on le voit sur les figures 2 et 3, par un fond cylindrique 24 et par deux parois latérales ou côtés 25, 26, contenus chacun dans un plan radial. Le côté 25 le plus voisin du compartiment de cylindre 14 ne s'étend pas aussi loin, radialement vers l'intérieur, que l'autre c8té 26, plus distant du compartiment 14. Ainsi, à partir de ce compartiment 14, l'orifice de sortie 6 et le passage annulaire 19 sont définis, radialement à l'extérieur, par un premier tronçon de paroi 21', un second tronçon de paroi constitué par le fond 24 de la rainure annulaire et un troisième tronçon de paroi 21, de plus petit diamètre que le premier tronçon de paroi 21'. L'anneau 25, représenté isolément sur les figures 4 et 5, est en matière dotée d'élasticité telle qu'acier (pour des vérins pneumatiques, il est de préférence en eaoutchouc ou matière plastique) et comprend un tronçon radialement intérieur 27 formant une lèvre dirigée axialement, dont l'extrémité libre est de pré- férence un peu retroussée radialement vers l'extérieur pour que l'anneau puisse plus facilement s'engager et se centrer sur le collet amortisseur 18, un tronçon intermédiaire 28, dirigé à peu près radialement et relié au tronçon intérieur 27, et un tronçon radialement extérieur 29 qui s'étend dans le même sens que le tronçon 27 avec une certaine inclinaison vers l'extérieur et à plus grande distance de l'axe.Ce tronçon extérieur 29 présente une série d'échancrures réparties uniformément sur son pourtour et ménagées par poinçonnage, orientées à peu près radialement et qui s'étendent jusqu'à la tranche libre 29'. Ainsi, vu en coupe axiale comme sur la figure 5, l'anneau présente une section sensiblement en forme de J. Cette section lui permet de subir radialement une assez forte déformation de sorte que, bien qu'il soit à pourtour fermé, l'anneau 22 peut être emboîté élastiquement dans la rainure 23 (voir figures 2 et 3) à travers l'interstice défini par la paroi 21' de l'orifice de sortie0 La rainure annulaire 23 et l'anneau 22 ont des dimensions relatives telles que l'anneau 22 jouit d'un jeu axial considérable entre les parois latérales 25 et 26.De préférence, l'anneau 22 dispose aussi d'un jeu radial, mais assez faible, par rapport au fond 24 de la rainure annulaire 23, afin que la précision d'usinage de celle-ci n'affecte guère son centrage, Le mode de fonctionnement du dispositif ressort des figures 2 et 3. Quand le piston 2 approche du fond de cylindre 5, le collet amortisseur 18 pénètre dans l'orifice de sortie 6 suivant la flèche P1 (figure 2) et le tronçon radialement intérieur 27 de l'anneau s'engage sur le bord légèrement arrondi 20' du collet 18, en assurant le centrage de l'anneau 22, et progresse axialement jusqu'à la position représentée sur la figure 2. Ce déplacement axial résulte en combinaison du contact frottant avec le collet 18 et de la force axiale qu'exerce le liquide hydraulique ou autre fluide en cours d'échappement, au moins au début, à travers le passage annulaire 19.Quand l'anneau 22 a pris la position représentée sur la figure 2, son tronçon inter médiaire 28 porte hermétiquement contre la paroi latérale 26 de la rainure annulaire 23, tandis que sa lèvre annulaire 27 est appliquée contre la surface cylindrique 20 du collet amortiseurb Aux deux points de contact, l'étanchéité est renforcée par la pression hydraulique, de sorte que le passage annulaire 19 est complètement intercepté pendant l'amortissement. On peut alors régler le pouvoir amortisseur et le degré de décompression au moyen de la vanne d'étranglement réglable représentée sur la figure 1.En variante ou en outre, on peut ménager dans le collet amortisseur un certain nombre d'évidements ou gorges répartis angulairenent et dirigés axialement, ce qui permet à du liquide hydraulique de franchir l'anneau 22 à un débit contrSlé. Une telle gorge axiale 31 est indiquée en traits mixtes sur les figures 2 et 3. La profondeur et/ou la largeur de la gorge 31 dimi- nue vers le piston 2 pour rendre l'étranglement progressif et l'effet amortisseur optimum. Quand le piston 2 décrit sa course de retour en sens oppae8, suivant la flèche P2 (figure 3), l'anneau 22 accompagne le collet amortisseur 18 ou vient axialement, sous l'effet de la seule pression hydraulique, buter par sa tranche radialement extérieure 29' contre le c8té 25 de la rainure 23, ce qui ménage un espace libre entre le tronçon intermédiaire 28 de l'anneau et le e8té opposé 26 de la rainure annulaire 23. Quand l'anneau oceupe cette position, du liquide hydraulique peut être aspiré à travers le passage annulaire 19 et s'écoule à un débit relativement important à l'intérieur de la rainure 23p à peu près axialement, à travers les échancrures 30 de l'anneau 22. REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à amortir le mouvement du piston en fin de course dans un vérin à fluide sous pression, du genre comportant un organe obturateur (18) relié au piston et conçu pour pénétrer pendant l'amortissement (figure 2) dans un orifice de sortie (6) situé devant le piston, et un anneau (22) qui agît en clapet de retenue et est disposé avec un certain jeu axial dans une rainure annulaire (23) afin d'interdire l'écoulement de fluide à travers le passage annulaire (19) ménagé entre la paroi (21) de l'orifice de sortie et l'organe obturateur (18,20) tout en permettant l'écoulement de fluide en sens opposé pendant la course de retour (figure 3) du piston, caractérisé en ce que l'anneau (22) présente une section lui permettant de se déplacer au moins radialement et, réparties sur son pourtour, des échancrures (30) de franchissement en dérivation situées a l'intérieur de la rainure annulaire (23) afin de permettre audit fluide de s'écouler à peu près radialement dans ledit passage annulaire (19) et ladite rainure annulaire (23) pendant la course de retour du piston. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau (22) n'est pas fendu sur son pourtour, est fabriqué d'un seul tenant en matière élastique et est engagé élastiquement dans ladite rainure annulaire (23). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'anneau (22) présente une lèvre annulaire (27) conçue pour porter contre la surface (20) située en face de la rainure annulaire (23), cette lèvre (27) étant radialement pressée contre ladite surface par la pression de fluide au cours de l'amortissement, 4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que lesdites échancrures sont des fentes sensiblement radiales (30). 5. Dispositif selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caraeté- risé en ce que l'anneau (22) a une section sensiblement en J, lesdites échancrures (30) étant ménagées dans la branche courte (29)du J, la plus voisine du fond (24) de la rainure annulaire (23)0