Brevet FR2492909A1 — publié le 19820430

La présente invention a trait aux vérins hydrauliques d'actionnement à commande programmée dans lesquels le piston qui constitue l'organe moteur est déplacé alternativement dans les deux sens opposés suivant un cycle déterminé ou une consigne particulière. On sait que les vérins de ce type comprennent généralement un piston dit "différentiel", présentant deux faces transversales de surfaces inégales qui déterminent à l'intérieur du corps fixe du vérin deux chambres opposées à sections utiles différentes. La chambre à plus petite section est reliée en permancence à la haute pression de l'installation d'alimentation et il est prévu un organe mobile de contrôle propre à assurer de manière programmée la communication entre la chambre à petite section et la chambre à grande section, ainsi que la liaison sélective de cette dernière avec la basse pression de l'installation. Le piston du vérin est ainsi asservi à suivre une loi de mouvement particulière, correspondant au programme envisagé. Dans un certain nombre de réalisations et notamment dans le brevet français N0 76.24232 déposé le 30 Juillet 1976 au nom du présent Demandeur, l'organe mobile de commande est constitué par un tiroir monté à coulisse- ment axial dans un logement interne du piston et lui-même agencé sous forme différentielle; à ce tiroir est associé un obturateur tournant porté par le piston pour opérer le contrôle d'un orifice d'échappement. L'expérience a démontré que si une telle construction donnait lieu à un fonctionnement en principe satisfaisant, elle aboutissait à un encombrement important et à une complexité qui grevait le prix de revient de l'ensemble et nuisait à la fiabilité de celui-ci. Par ailleurs et surtout la présence du tiroir mobile introduisait un délai de réponse parfois gênant, ainsi qu'une instabilité due à des phénomènes de pompage. C'est à ces inconvénients que la présente invention entend remédier, et ce en réalisant l'organe mobile de contrôle du piston différentiel sous la forme d'une came montée à rotation à l'intérieur d'un logement axial dudit piston pour séparer la chambre à grande section et la basse pression de l'installation, les deux bords opposés de ladite came découvrant et obturant cycliquement, au cours de la rotation continue de celle-ci, au moins deux orifices respectivement reliés à l'une ou à l'autre des deux chambres. On se dispense ainsi du tiroir coulissant de la technique antérieure et des inconvénients qu'il introduisait dans le fonctionnement du vérin. De plus on obtient un ensemble compact, susceptible de développer une puissance considérable. L'invention vise en outre à permettre la modification de l'amplitude de la course programmée du vérin d'actionnement. Ce résultat est atteint en combinant deux vérins à came du genre susvisé, la came de l'un desdits vérins étant portée par le piston mobile, entraîné en rotation continue, de l'autre tandis que la came de ce second vérin n'est pas animée d'un mouvement de rotation, mais est susceptible d'être orientée angulairement à l'intérieur de son piston afin d'obtenir un déphasage plus ou moins important des deux courses et de permettre ainsi le réglage prdcis de la course finale. Le dessin annexé, donné à titre d'exemples permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer: Fig. 1 est une coupe axiale schématique d'un vérin hydraulique d'actionnement à commande programmée établi conformément à la présente invention. Fig. 2 et 3 reproduisent partiellement fig. 1 à deux positions différentes du piston mobile. Fig. 4 est une vue en perspective de la came tournante de commande du vérin suivant fig. 1 à 3. Fig. 5 illustre l'agencement général d'un vérin double à course réglable. Le vérin représenté en fig. 1 à 3 comprend un corps cylindrique tubulaire 1 dans l'alésage axial duquel est monté à coulissement un piston 2 qui définit ainsi deux chambres opposées respectivement référencées 3 et 4. Ce piston 2 est lui-même prévu sous forme tubulaire, le logement axial 5 ainsi déterminé se prolongeant partiellement à l'intérieur de l'organe moteur 6 manoeuvré par ledit piston. A l'intérieur du logement borgne 5 précité est engagé un arbre 7 à plus petit diamètre, creusé d'un canal axial 8 dont une extrémité débouche dans la partie borgne du loge- 3C ment 5 tandis que l'extrémité opposée est reliée par des perçages radiaux à deux lumières d'évacuation 10 qui communiquent elles-mêmes avec la basse pression de l'installation hydraulique. L'organe moteur 6 présentant un diamètre supérieur à celui de l'arbre 7, le piston 2 peut être qualifié de 'différentiel". Bien que les deux chambres soient établies au même diamètre, la chambre 3 sera ci-après dite "à petite section" tandis que la chambre 4 sera "à grande section". On notera que la chambre à petite section 3 est en permanence reliée à la haute pression de l'installation à travers deux lumières radiales opposées 11. Par ailleurs l'arbre 7 se prolonge au-delà des lumières d'évacuation pour sortir axialement du cylindre 1 du vérin et recevoir l'entraînement d'un moteur 12 associé à une transmission appropriée 13. La partie de cet arbre 7 qui se trouve engagée dans le logement 5 est solidaire, par usinage ou par fixation, d'une came 14 dont fig. 4 fait bien voir le profil; dans l'exemple considéré il s'agit d'un profil sinusoïdal double qui s'étend symétriquement en deux parties autour du cylindre formé par ledit arbre. Cette came 14 s'oppose à la communication de la chambre à grande section 4 avec le canal d'évacuation 8, et ses deux bords opposés sont destinés à former obsturateurs pour deux paires d'orifices radiaux 15 et 16, pratiqués dans l'épaisseur du piston 2; chacun des orifices 15 est relié par une rainure périphérique 17 à la chambre à petite section 4, tandis que des rainures semblables 18 assurent la communication des orifices 16 avec la chambre à grande section 3, étant entendu que ces deux paires de rainures 17 et 18 sont profilées pour ne pas s'intersecter. Le fonctionnement du vérin ci-dessus décrit découle des explications qui précèdent et se comprend aisément. En fig. 1 on a supposé que le moteur 12 associé à l'arbre 7 était à l'arrêt et que la came 14 se trouvait à une orientation telle que les quatre orifices 15 et 16 étaient recouverts par les bords de ladite came et étaient de ce fait obturés. La haute pression de l'installation s'exerce bien dans la chambre à petite section 3 et tend à repousser le piston 2 vers le bas, mais comme la chambre opposée 4 est séparée par la came 14 des lumières d'évacuation 10, ledit piston reste immobile. Si par contre et comme montré en fig. 2 le moteur 12 est mis en marche et entraIne l'arbre 7 et la came 14 dans le sens dextrogyre, le bord ou lèvre inférieur de ladite came va découvrir les deux orifices 16 le liquide hydraulique peut ainsi passer de la chambre 3 à la chambre 4 à travers les orifices précités et les rainures 18. La chambre 4 présentant une section utile plus grande, le piston 2 se déplace vers le haut; bien entendu ce déplacement axial du piston tend à ramener les orifices 16 en deçà du bord inférieur de la came 14, mais comme celle-ci est entraînée en rotation, lesdits orifices restent découverts aussi longtemps que cette came n'aura pas effectué une rotation de 180 . A ce moment et comme illustré en fig. 3, les orifices 16 se trouvent obturés par le bord inférieur de la came 14, tandis que le bord supérieur de cette dernière découvre les deux orifices 15. La chambre 4 est ainsi mise en communication avec la basse pression à travers les rainures 17, le canal 8 et les lumières 10, alors que la haute pression s'exerce sur la face transversale supérieure du piston qui en conséquence se déplace vers le bas. Ce déplacement du piston 2 et de l'organe 6 vers le bas va se poursuivre pendant un temps correspondant à une rotation de 1800 de l'arbre 7, si bien que les choses vont se retrouver à la position de fig. 1 et qu'un nouveau cycle de fonctionnement pourra alors survenir. Il y a bien entendu lieu de prévoir des organes d'étanchéité propres à éviter toute communication parasite entre les chambres du cylindre et les orifices du piston 2 lors du coulissement de celui-ci. De la même manière il est indispensable d'associer à ce piston des moyens d'immobilisation angulaire au cours de son déplacement alternatif. moyennant ces précautions on obtient un fonctionnement parfait du vérin dont l'organe 6 est asservi à suivre une loi de mouvement bien détermi- née, laquelle est fonction du profil de la came -tournante 14; l'ensemble présente un encombrement réduit et une grande fiabilité de fonctionnement par suite du petit nombre des pièces. Dans un vérin à commande programmée du type en cause il serait fréquemment avantageux de disposer de moyens permettant, de manière pratiquement immédiate et sans démontage fastidieux, de modifier l'amplitu- 1e de la course de l'organe moteur 6. Un tel résultat est obtenu à l'aide du vérin double schématiquement représenté en fig. 5. La partie supérieure de ce vérin double est identique à ce qui a été décrit ci-dessus en référence à fig. 1 à 3, de telle sorte qu'on retrouve le cylindre 1 avec ses lumières radiales 10 et Il pour sa liaison avec l'installation hydraulique, le piston différentiel 2 percé d'orifices radiaux 15-16 et creusé de rainures de communication 17-18, et une came tournante 14 montée à rotation dans l'alésage axial borgne 5 dudit piston. Toutefois l'arbre 7 qui porte la came 14 est ici solidaire d'une pièce 107 qui se prolonge axialement vers le bas- pour former le piston 2' d'un second vérin hydraulique à commande programmée, prévu dans la partie inférieure de l'ensemble. Le piston 2' de ce second dispositif est identique au piston 2 du premier, en étant monté à coulissement dans un cylindre 1' pourvu de lumières Il' et 10' respectivement raccordées à la haute et à la basse pression de l'installation générale. Dans le logement borgne 5' du piston 2' est engagée une came 14' identique à celle 14 du premier vérin, étant cependant observé que l'arbre 7' qui la porte n'est pas animé d'un mouvement de rotation: cet arbre 7' dépasse au-delà de la face transversale libre du cylindre 1' pour être équipé d'un organe permettant le réglage de son orientation, lequel organe a été schématisé sous la forme d'un levier 19. Bien entendu la pièce centrale 107 qui est solidaire de l'arbre 7 du premier vérin et du piston 2' du second doit être entraînée en rotation par le moteur 12 sans que cet entraînement puisse s'opposer au déplacement axial de la pièce précitée sous l'effet du piston 2'. La transmission interposée entre le moteur 12 et la pièce 107 est donc formée par deux pignons ou roues dentées 113 à denture droite. Le fonctionnement de l'ensemble représenté en fig. 5 se conçoit sans peine. Le vérin supérieur travaille identiquement dans les mêmes conditions qu'en fig. 1 à 3, de telle sorte que l'organe 6 se déplace alternativement vers le haut et vers le bas en fonction du programme imparti par la came tournante 14. Pour le vérin inférieur la rotation du piston 2' se substitue en quelque sorte à celle de la came et de ce fait ledit piston 2' coulisse axialement; le levier 19 permet, par modification de la position angulaire de la came 14' dans le piston 2', de régler, non pas l'amplitude de la course de ce dernier, mais le moment précis o cette course intervient. On conçoit dans ces conditions que suivant le déphasage des deux vérins de l'ensemble suivant fig. 5, on peut obtenir que la course de l'un s'ajoute à la course de l'autre ou s'en retranche, si bien que l'utilisateur est finalement en mesure de régler de façon exacte l'amplitude du déplacement de l'organe 6 porté par le piston 2. Comme on l'a indiqué plus haut l'agencement du dispositif suivant fig. 5 a été représenté de manière très schématique et l'on doit notamment prévoir des joints, garnitures ou autres moyens propres à assurer l'étan- chéitg du coulissement des pistons 2 et 2'. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécu- tion décrits par tous autres équivalents. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Vérin hydraulique d'actionnement à commande programmée, du genre comprenant d'une part un piston différentiel qui définit dans un cylindre deux chambres de sections différentes dont celle à plus petite section est en permanence reliée à la haute pression de l'installation d'alimen- tation, et d'autre part un organe mobile de contrôle propre à assurer de manière programmée la communication entre les deux chambres ainsi que la Liaison sélective de la chambre à grande section avec la basse pression, caractérisé en ce que l'organe mobile de contrôle est constitué par une came montée à rotation à l'intérieur d'un logement axial du piston pour séparer la chambre à grande section et la basse pression de l'installation, les deux bords opposés de ladite came découvrant et obturant cycliquement, au cours de la rotation continue de celle-ci, au moins deux orifices respectivement relias à l'une et à l'autre des deux chambres. 2. Vérin suivant la revendication 1, caractérise en ce que la came tournante est portée par un arbre d'entraînement percé d'un canal axial qui assure en liaison avec l'un des orifices la communication de la chambre à grande section avec la basse pression. 3. Vérin suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la paroi extérieure du piston est creusée d'au moins deux rainures dont les extrémités débouchent dans l'un des orifices et l'une ou l'autre des deux chambres. 4. Vérin suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la came présente un profil sinusoïdal double qui s'étend symétriquement en deux parties autour du cylindre formé par l'arbre qui la porte, de façon à ce que le déplacement du piston différentiel soit inversé chaque fois que ledit arbre a tourné de 180 . 5. Vérin suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement qui porte la came tournante se prolonge axialement afin de former piston pour un second vérin analogue au premier, la came de ce second vérin étant toutefois prévue immobile tout en étant susceptible d'être réglée en position angulaire, de façon à permettre la modification de la course totale du piston du premier vérin.