Brevet FR2488349A1 — publié le 19820212

La présente invention "est relative à un vérin rotatif. Le vérin rotatif est formé d'une enceinte de forme cylindrique comportant une palette radiale fixe et une autre palette radiale qui peut tourner autour de l'axe du cylindre et constitue le piston. I1 paraît évidemment rationnel lorsqu'on désire faire pivoter une pièce autour d'une autre,d'utiliser un vérin rotatif dont l'axe coincide avec l'articulation,l'enceinte et la palette fixe étant solidaires d'une des pièces , et la palette mobile, avec son axe, étant solidaire de l'autre pièce.Cependant,on préfère le plus souvent utiliser dans ce cas un vérin à déplacement rectili gne,quoique cette solution présente de multiples inconvénients: couple de rotation variant fortement avec l'angle, rotation limitée à 180",encombrement de la tige, nécessité d'articulations à la fois à la fixation du cylindre sur une des pièces et à la fixation de la tige sur l'autre pièce. La raison principale de cette situation est que les problèmes d'étanchéité d'une pièce à déplacement rectiligne sont plus faciles à résoudre que ceux d'une pièce à pivotement,et ont fait l'objet d'études plus poussées En conséquence) la médiocre étanchéité actuelle de la palette d'un vérin rotatif ne permet guère de l'utiliser pour immobiliser une pièce dans une position angulaire donnée par rapport à une autre pièce. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient,en apportant une amélioration notable à la solution des problèmes d'étanchéité dans le vérin rotatif. La présente invention fournit donc un vérin rotatif comportant un/cyiinerrique dont les parois latérale et extrême définissent une chambre cylindrique, un arbre coaxial à ladite chambre est capable de tourner sur lui-même par rapport à celle-ci, une palette fixe placée à l'intérieur de la chambre, solidaire du carter et en contact étanche avec l'arbre, une palette mobile placée à l'intérieur de la chambre, solidaire de l'arbre et en contact étanche avec les parois de la chambre, et des moyens pour amener un fluide sous pression sur l'une ou l'autre des faces de la palette fixe ,le corps de la palette mobile présentant une fente radiale dans laquelle est mobile un joint d'étanchéité en forme de U dont les faces extérieures viennent en appui sur la surface intérieure de la chambre, qui présente la particularité que les faces intérieures dudit joint en forme de U sont reliées à chacune des faces latérales de la palette mobile par un canal pourvu d'un clapet à bille disposé pour s'opposer à une baisse de la pression sur lesdites faces intérieures. Suivant des modalités avantageuses: -le joint d'étanchéité comporte, près de ses extrémités, une fente perpendiculaire à sa direction et reliée à sa face intérieure, afin d'augmenter l'élasticité de la zone voisine de l'extrémité et par suite l'élasticité au niveau du contact de l'extrémité du joint avec l'arbre. -les faces intérieures du joint sont creusées de façon à délimiter, avec le fond de la rainure une chambre contenant du fluide sous pression, -la palette fixe comporte une fente radiale de forme identique à celle de la palette mobile et contenant un joint identique, dont les faces extérieures viennent en appui sur l'arbre et sur les parois d'extrémité de la chambre; -la palette fixe est traversée par les conduits d'admission et d'échappement,qui débouchent dans les alésages qui contiennent les clapets à billes, entre ceux-ci et la face correspondante de la palette, -il est incorporé au vérin un frein calé sur l'axe, et qui immobilise le vérin en cas d'absence de pression , et -ledit frein est réglable par envoi de fluide sous pression dans la chambre contenant les garnitures de frein. La présente invention sera exposée plus en détail en s'aidant d'un exemple pratique illustré par les figures parmi lesquelles: Fig.l est une demi-coupe axiale d'un vérin selon l'invention,les palettes étant enlevées; Fig.2 est une coupe axiale de la palette mobile; Fig.3 est une coupe transversale de la palette suivant la ligne III-III de la figure 2; Fig.4 est une vue de côté de la palette fixe; et Fig.5 est une coupe transversale de la palette fixe suivant la ligne V-V de la figure 4. Le corps du vérin comprend une virole cylindrique 1 résistant à la pression interne,ferméepar deux pièces d'extrémité 2,3 traversées par un arbre central 4 supporté par des roulements 5,6,à raison d'un dans chaque pièce d'extrémité. Sur l'arbre, entre les deux roulements, est monté une couronne porte-palette 7, immobilisée par une clavette 8. La palette mobile 9 a une forme générale de parallélépipède , avec une face extérieure 10 qui épouse la courbe de la surface intérieure de la virole 1. La face extérieure 10 et les deux faces supérieure 11 et inférieure 12 (en se référant à la figure l)sont d'une creusées A rainure centrale 13 dans laquelle est placé un joint d'étanchéité 14 dont la forme générale, la même que celle du volume intérieur de la rainure, est celle d'un U couché. 'Ce joint est en superpolyamide chargé commercialisé sous le nom "Ertalon 6 X AU". La marque "Ertalon" appartient à la Société Belge "Robert Tavernier" La face intérieure de la palette 9 comporte un tenon 15 pour son ancrage dans la couronne 7,la liaison étant assurée en outre par une série de vis 16 dirigées de façon à peu près radiale. Les faces latérales 17,18 de la palette 9 sont parallè- les entre elles et à un plan passant par l'axe du vérin. Chacune d'elle porte un clapet à bille 19, qui est monté sur un conduit 20 destiné à mettre en communication la face correspondante 17 avec le fond de la rainure 13. Le clapet 19 est disposé de façon à interrompre la communication si la pression au fond de la rainure,c'est-à dire dans l'espace 21 entre celui-ci et le joint 14, est supérieureà celle qui règne sur la face correspondante 17. Ainsi,la la pression qui règne dans cet espace 21 est toujour0s7moins égale à la plus ent forte des pressions qui règne/sur chacune des deux faces 17,18. La face intérieure du joint 14 est creuséed'une rainure, si bien que l'espace intérieur 21 a une section de forme trapélp- dole Cet espace s'étend tout le long de la rainure 13,jusqu'à la couronne 7. Le joint 14 vient en appui sur celle-ci à ces deux extrémités et est pressé contre elle du fait de la pression qui règne dans l'espace intérieur 21. Pour augmenter son étanchéité au niveau de ce contact, il est prévu une fente d'élasticité 22,parallèle à la surface de contact, et qui communique avec l'espace intérieur 21.I1 est à noter qu'il s'agit d'un contact entre deux pièces sans déplacement l'un par rapport à l'autre. La fente d'élasticité 22 peut se révéler inutile selon les pressions et la nature de la matière du joint.En variante, on peut disposer à l'extrémité du joint 14 une pièce en matière d'élasticité supérieure, qui fait étanchéité sous l'effet de la pression. Les faces externes du joint 14 sont en prolongement de la face extérieure 10 et des faces supérieure et inférieure 11 et 12 de la palette 9,et constituent un joint mobile qui frotte contre les surfaces latérales de la virole 1 et les faces internes des pièces d'extrémité 2 et 3. En fait,pour une meilleure étanchéité,ces faces internes sont doublées intérieurement par une plaque annulaire 23,24 en Ertalon,pourvu d'un joint torique 25,26 au contact de l'arbre 4. Les faces extérieures du joint 14 comportent des rainures 27 pour une meilleure étanchéité. La palette fixe 28 a la forme d'un secteur cylindrique,limité à l'extérieur et à l'intérieur par des faces courbes 129,30 en correspondance avec l'intérieur de la virole et avec l'arbre, et sur les côtés par des faces planes 31,32 qui font avec un plan radial un angle égal à celui que font les faces de côté 17,18 de la palette mobile, de façon qu'en fin de course les deux palettes viennent en appui le long de ces faces. La face intérieure 30, ainsi que les faces d'extrémité supérieure 33 et inférieure 34 présentent une rainure 35 de forme et dimension identiques à celles de la rainure 13 et dans laquelle est placé un joint 36 en forme d'U identique au joint 14. Ce joint 36 est en contact frottant avec la couronne porte-palette 7,et non pas avec la face interne de la virole 1 comme le joint 14.Les branches d'extrémité sont en contact sans mouvement avec les plaques annulaires d'extrémité 23, 24 et butent en bout contre la face interne de la virole Les moyens pour assurer l'étanchéité de ce joint comportent,comme pour la palette mobile, des conduits 37 reliant le fond de la rainure 35 avec les faces latérales 31,32 et pourvus de clapets à bille 38. La palette fixe 28 est fixée sur la virole 1 par des vis, dont seuls les axes 39 ont été représentés sur les figures 4 et 5. Cette virole est en outre traversée par deux passages d'huile 40,qui sont prolongés à l'intérieur de la palette fixe par des conduits 41. Ceux-ci débouchent dans les faces de côté 31,32 de la palette fixe, plus précisément dans les alésages des clapets à bille 38,mais entre ceux-ci et la face 31,32 correspondante. C'est par les conduits 41 que passe le fluide qui actionne le vérin. L'extrémité supérieure (sur la figure 1) de l'arbre 4 se prolonge au-delà du roulement 5 et d'un couvercle de protection 42 par un arbre de travail sur lequel peuvent être fixés,par exemple avec des clavettes, les objets à faire tourner. L ' autre extrémité porte un dispositif de freinage dont la disposition est la suivantetannelé Sur un prolongement/43 de l'arbre est monté un manchon métallique 44 qui porte un disque 45. D'autre part,sur la pièce d'extrémité 3, est fixé un couvercle 46 qui définit avec cette pièce d'extrémité, et le roulement 5 qu'elle porte, une chambre cylindrique. Celle-ci est de dimensions suffisantes pour contenir le prolongement 43 ,le manchon 44 et le disque 45. Elle contient en outre un fort anneau de polyuréthane élastique 47 placésur le couvercle 46. Deux garnitures annulaires (47,48) de matière de freinage, telle que celle employée pour les garnitures de frein de véhicules,sont disposées de part et d'autre du disque 45 et sont fixéesl'une sur la face inférieure de la pièce d'extrémité 3,1'autre sur la face supérieure de l'anneau de polyuréthane 47. Ce dernier est fortement comprimé en permanence entre le couvercle 46 et la garniture 48,créant ainsi un freinage permanent de l'arbre 4 par l'intermédiaire du disque 45. I1 est possible d'agir sur l'intensité du freinage en changeant l'anneau 47, ou bien en envoyant un fluide sous pression autour de cet anneau REVENDICATIONS 1.Vérin rotatif comportant un carter cylindrique dont les parois latérale (1) et extrême (2,3) définissent une chambre cylindrique,un arbre (4) coaxial à ladite chambre et capable de tourner sur lui-même par rapport à celle-ci, une palette fixe (28) placée à l'intérieur de la chambre, solidaire du carter et en contact étanche avec l'arbre, une palette mobile (9),placée à l'intérieur de la chambre,solidaire de l'arbre et en contact étanche avec les parois de la chambre, et des moyens pour amener un fluide sous pression sur l'une ou l'autre des faces de la palette fixe., le corps de la palette mobile présentant une fente radiale (13)dans laquelle est mobile un joint d'étanchéité (14) en forme de U dont les taces extérieuresviennent en appui sur la surface intérieure de la chambre, caractérisé en ce que les faces intérieures dudit joint en forme de U sont reliées à chacune des faces latérales de la palette mobile par un canal (20)pourvu d'un clapet à bille (19)disposé pour s' apposer à une baisse de la pression sur lesdites faces intérieures. 2. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité comporte, près de ses extrémités, une fente (22) perpendiculaire à sa direction et reliée à sa face intérieure, afin d'augmenter l'élasticité de la zone voisine de l'extrémité et par suite l'élasticité au niveau du intact de l'extrémité du joint avec l'arbre. 3. Vérin selon l'une des revendications 1 ou 2,caractérisé en ce que les faces intérieures du joint sont creusois de façon à délimiter, avec le fond de la rainure une chambre (21)contenant du fluide sous pression. 4. Vérin selon l'une des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que la palette fixe (28)comporte une fente radiale (35) de forme identique à celle de la palette mobile et contenant un joint identique (36),dont les faces extérieures viennent en appui sur l'arbre et sur les parois d'extrémité de la chambre. 5 Vérin selon l'une des revendications 1 à 4,caractérisé en ce que la palette fixe est traversée par les conduits (41)d'admis sion et d'échappement, qui débouchent dans les alésages qui contiennent les clapets à bille, entre ceux-ci et la face correspondante de la palette. 6. Vérin selon l'une des revendications 1 à 5,caractérisé en ce qu'il lui est incorporé un frein calé sur l'axe, et qui immobilise le vérin en cas d'absence de pression. 7. Vérin selon la revendication 6,caractérisé en ce que ledit frein est réglable par envoi de fluide sous pression dans la chambre contenant les garnitures de frein