Brevet FR2488350A1 — publié le 19820212

L'invention se rapporte à un groupe à cylindre et piston à course variable. Il est souhaitable dans différents mécanismes commandés qu'un cylindre moteur et/ou une tige de piston motrice exécutent un mouvement alternatif précis pour déplacer une pièce commandée rapidement sur une distance prédéterminée. Il est par ailleurs nécessaire en général que le groupe à cylindre soit d'un type pratiquement standard dans lequel la course efficace du piston de commande puisse être réglée afin de permettre différentes conditions de fonctionnement requises. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 2 922 397 décrit un montage à piston de travail et à tête auxiliaire mobile de piston placée sur la tige de manière à faire varier la course du piston par variation de la longueur efficace de travail de ce dernier dans le groupe. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique nO 3 494 027 et nO 4 015 538 décrivent l'utilisation de liquides ou fluides sous pression provenant de réservoirs d'alimentation et destinés à des groupes à cylindre t par ailleurs, les brevets des Etats-Unis d'Amérique nO 3 568 559 et nO 3 577 831 décrivent un cylindre mobile et une tige de piston fixe qui communiquent avec une source de fluide par un alésage du dispositif de fixation. Les modes de réalisation des types selon l'art antérieur ont posé des problèmes sérieux de fuite, car deux pistons placés à distance l'un de l'autre dans la direction de l'axe se déplacent avec la tige et ces deux pistons devaient être montés de manière étanche dans le cylindre, la surface de l'alésage de ce dernier devant aussi comporter un polissage glace, le frottement ou la force de décollage de ces dispositifs à deux pistons étant aussi très élevé. Il serait donc utile de pouvoir disposer d'un groupe à piston et cylindre dont la longueur de course soit réglable, dont le fonctionnement soit fiable et dont l'entretien soit relativement aisé. L'invention a donc pour objet un groupe nouveau et perfectionné à piston et cylindre à course variable, groupe dans lequel la longueur de la course du piston dans le cylindre peut être facilement modifiée pour permettre de régler les conditions de fonctionnement répétitives au moyen d'une structure mécanique simple. Un piston auxiliaire monté dans le cylindre peut être déplacé dans la direction de l'axe dans ce dernier par un liquide sous pression provenant d'une source extérieure afin de régler la longueur de fonctionnement du groupe et donc de la course du piston.Le frottement de décollement est faible dans le groupe à piston et cylindre selon l'invention dans lequel un effet de coussin d'air est créé aux deux extrémités du déplacement d'un piston à mouvement alternatif et à course réglable, l'étanchéité du groupe étant par ailleurs améliorée et ce groupe ayant une longue vie utile en exigeant un minimum d'entretien. L'invention va être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels - la figure 1 est un schéma d'un groupe à cylindre à course variable selon l'invention qui est équipé d'une alimentation en liquide sous pression ; - la figure 2 est une coupe axiale du groupe à cylindre et piston à course variable ; et - la figure 3 est une coupe axiale partielle à échelle agrandie représentant l'extrémité fermée du cylindre de la figure 2. Des références identiques désignent les mêmes pièces sur les différentes figures. Le piston exécute une course de longueur réglable dans le cylindre du groupe selon l'invention dont le cylindre comprend des extrémités fermées et un piston auquel une tige est fixée coulisse dans ce cylindre t la tige de piston est tubulaire et ressort d'une extrémité du cylindre et un piston auxiliaire est monté de manière étanche dans le cylindre et sur la tige, cette dernière comportant des trous qui raccordent son alésage à un point situé entre le piston et le piston auxiliaire, et une canalisation d'alimentation en liquide est raccordée à une extrémité du cylindre de manière à envoyer dans ce dernier du liquide sous pression qui est mis en contact avec une surface du piston auxiliaire afin de permettre de faire varier la position de ce dernier sur la tige par rapport à l'extrémité fermée du cylindre, la longueur efficace de fonctionnement du cylindre étant ainsi réglable à une de ses extrémités. La figure 1 représente schématiquement un groupe à cylindre et piston à course réglable qui porte la référence générale 10 et auquel est raccordée une canalisation 12 d'alimentation en liquide sous pression, cette canalisation étant normalement équipée d'une vanne de commande 14 et débouchant sur un réservoir 16 qui contient de l'huile ou un autre liquide normalement sous pression. Un tube 18 partant du réservoir 16 et équipé d'une vanne de commande 20 peut être raccordé à une canalisation 22 d'alimentation en air sous pression ou à un tube ou une canalisation 24 de purge, de sorte que toute pression voulue peut être établie dans le réservoir 16 et cette pression peut ensuite être transmise au moment voulu au groupe 10 de la manière qui va être décrite plus en détail ci-dessous. La figure 1 représente par ailleurs schématiquement un dispositif classique d'alimentation en air sous pression et/ou de commande 30 qu'un tube ou une canalisation 32 raccorde à une extrémité d'un cylindre 34, le circuit d'alimentation opposé qui est soumis à la commande 30 étant raccordé à un tube ou une canalisation 34 qui est convenablement relié fonctionnellement à une tige de piston 38 qui pénètre dans le cylindre 34 de manière à être raccordée à un piston 40 exécutant un travail dans ce dernier. Un piston auxiliaire 42 représenté dans le cylindre 34 est séparé d'une extrémité de ce dernier par un volume fixe de liquide portant la référence 44.La longueur efficace de la course de la tige 38 et du piston 40 monté sur cette dernière à l'intérieur du cylindre 34 est donc comprise entre l'emplacement fixe du piston auxiliaire 42 et l'extrémité du cylindre à laquelle la canalisation de commande 32 est raccordée, mais cette distance pouvant être modifiée à volonté de la manière qui va être décrite plus en détail ci-dessous. Les pièces du groupe de l'invention sont représentées schématiquement sur la figure 1 et des suffixes sont apposés aux références des pièces correspondantes - des figures 2 et 3 sur lesquelles ces pièces sont représentées plus en détail et de manière techniquement plus complète. Ainsi, les figures 2 et 3 représentent le groupe comprenant un cylindre 34a, une tige 38a, un piston 40a, un piston auxiliaire 42a et une canalisation de commande 32a qui est raccordée au cylindre 34a. La canalisation opposée de commande 36a est raccordée fonctionnellement à un alésage 39 de la tige de piston qui est ainsi alimenté en fluide sous pression dirigé sur les orifices de sortie 41 réalisés à l'extrémité située axialement du côté intérieur de cette tige au voisinage immédiat de la surface du piston 40a. Les canalisations ou tubes 12, 32, 36, 32a, 36a et autres peuvent être souples si nécessaire. Lorsque le groupe de l'invention est monté, l'extrémité de la tige de piston 38a est en général convenablement immobilisée de la manière représentée sur la figure 1 et l'ensemble du cylindre 34a exécute le mouvement alternatif produisant la commande voulue. Une charge indiquée en L peut être exercée sur une extrémité du cylindre lors des mouvements commandés du groupe de l'invention. En variante, le cylindre peut être fixe et la charge peut- être portée par une tige mobile de piston. Le cylindre 34a comprend une extrémité fermée 50 par laquelle passe la tige de piston 38a et l'extrémité opposée du cylindre 34a supporte une plaque d'extrémité 52 convenablement fixée sur ce cylindre. Le piston 40a est monté de manière étanche dans le cylindre 34a par l'intermédiaire de segments classiques 54, par exemple ayant la forme de joints toriques, tandis que le piston auxiliaire 42a est monté de manière étanche dans le cylindre au moyen de joints statiques 56. Des joints 58 assurent par ailleurs l'étanchéité entre le piston auxiliaire 42a et la tige de piston 38a. Des joints d'étanchéité 60 sont convenablement montés dans un presse-étoupe 59 ou dispositif semblable monté sur l'extrémité fermée 50 afin d'empêcher les fuites le long de la tige de piston 38a du groupe de l'invention. Selon une particularité essentielle de l'invention, des butées réglables formées de coussins d'air sont réalisées à chaque extrémité du mouvement alternatif du piston 40a et, à cette fin, le groupe à piston et tige comprend une sonde ou un doigt 62 qui en fait saillie axialement à l'intérieur du cylindre 34 et qui pénètre dans une chambre 64 réalisée dans l'extrémité fermée 52. La sonde est montée de manière étanche dans la chambre au moyen d'un joint d'étanchéité 66 de manière que l'air emprisonné entre l'extrémité fermée du cylindre et le piston 40a ne puisse s'échapper progressivement que par un canal 68 percé dans l'extrémité 52. Ce canal 68 communique avec un canal interne 70 et avec la chambre 44 pour permettre l'écoulement vers la canalisation ou le tube de commande 32a.Par ailleurs, un pointeau 72 est monté de manière réglable dans l'extrémité fermée 52 afin de régler le débit d'air emprisonné s'échappant par la canalisation 68 en passant par la canalisation de liaison 70 pour sortir du cylindre. Un coussin d'air semblable est réalisé de manière analogue à l'extrémité opposée du cylindre et, dans le cas particulier, un prolongement tubulaire 74 du piston 40a est orienté vers l'extrémité fermée 50 du cylindre. Ce prolongement tubulaire est destiné à se loger dans un contre-alésage 76 réalisé dans le piston auxiliaire 42 et dans lequel un joint d'étanchéité 78 est monté sur la surface de ce piston auxiliaire qui est tournée axialement vers l'intérieur.Donc, l'air emprisonné entre les surfaces voisines du piston 40a et du piston auxiliaire 42a fuit lentement par un petit canal d'évacuation 81 réalisé dans la surface du piston auxiliaire tournée axialement vers l'intérieur, ce canal communiquant avec le contre-alésage 76 de manière à permettre l'écoulement vers les trous de sortie 4t réalisés dans la tige de piston, le fluide refluant dans le circuit de commande utilisé. Le débit d'évacuation de l'air emprisonné est commandé par un pointeau 81 monté dans le piston auxiliaire et pénétrant dans le canal 80. Il apparaît clairement, d'après la description de l'invention qui précède, que la position du piston auxiliaire 42a sur la tige 38a peut être commandée par ouverture de la vanne 14 de manière à autoriser la circulation du liquide sous pression dans la canalisation 12 et vers le groupe à cylindre de l'invention. Cette canalisation 12 d'alimentation en liquide sous pression est raccordée à l'extrémité fermée ou plaque d'extrémité 50 et le liquide passe par un canal 82 de cette plaque d'extrémité pour pénétrer dans la partie du cylindre située radialement du côté intérieur et voisine de la tige de piston 38a, ce liquide sous pression pénétrant dans la zone d'un passage 84 compris entre la surface 86, orientée axialement vers l'extérieur, du piston auxiliaire 42 et la partie voisine de la plaque d'obturation 50.Ce liquide sous pression déplace le piston auxiliaire axialement sur la tige vers le piston fixe 40a, de la manière représentée sur la figure 2. La pression à laquelle le liquide se trouve dans le réservoir 16 du circuit est réglée par la vanne 20 ou un autre dispositif, de manière qu'elle soit suffisante pour que l'ouverture de la vanne 14 crée une circulation qui provoque le déplacement axial du piston auxiliaire 42a vers le piston 40a. Ce mouvement est convenablement commandé ou réglé par les vannes 14 et 20 et le réglage du dispositif 30 de commande de pression peut aussi contribuer au réglage de la position du piston auxiliaire afin de permettre d'obtenir la longueur efficace voulue de la course de fonctionnement du cylindre 34a. Il faut ensuite fermer la vanne 14 pour que le piston auxiliaire 42a demeure à la position voulue.Il suffit de faire chuter la pression dans la canalisation 12 ainsi que la pression exercée par le dispositif de commande 30 pour provoquer le déplacement du piston auxiliaire 42a vers la plaque d'obturation 50 située à l'extrémité du cylindre. L'air emprisonné dans le circuit entre le piston auxiliaire et l'extrémité fermée du cylindre peut fuir par un dispositif classique de purge d'air 90 monté dans l'extrémité fermée 50 du cylindre 34a. Dans le groupe représenté, le montage est tel que la canalisation 32 d'alimentation de fluide sous pression est celle par laquelle le groupe à piston et cylindre est mis en extension, tandis que la pression arrivant par la canalisation 36a met ce groupe en position de contraction, ces pressions assurant les mouvements alternatifs rapides et réglés avec précision du groupe de l'invention.Bien que les joints d'étanchéité montés dans ce groupe soient de type usuel, le groupe de l'invention est conçu de manière qu'il ne soit pas nécessaire que l'alésage du cylindre 34a soit poli glace et, de plus, le frottement de décollement est beaucoup plus faible dans le groupe de l'invention que dans ceux de l'art antérieur. Le piston 40a est seul à se déplacer dans le cylindre et la tige de piston 38a n'est mobile que par rapport au piston auxiliaire 42a et par rapport à l'extrémité fermée 50 du cylindre et donc il est relativement facile de garantir l'étanchéité du groupe qui peut ainsi fonctionner de manière fiable. Il apparaît, d'après la description qui précède, que le groupe à cylindre et piston à course réglable conforme à l'invention comporte des perfectionnements utiles et il va de soi que l'invention n'a été décrite qu'à titre d'exemple et que diverses modifications peuvent lui être apportées sans sortir de son domaine. REVENDICATIONS 1. - Groupe à cylindre et piston à course variable, caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre f34a) comportant des extrémités fermées (50, 52), un piston (40a) étant monté coulissant dans ce cylindre et une tige de piston (38a) étant fixée à ce piston et ressortant d'une extrémité (50) dudit cylindre, un piston auxiliaire (42a) étant monté coulissant dans le cylindre et sur la tige de piston, cette tige comportant un alésage (39) d'alimentation en fluide et des trous (41) qui font communiquer un point situé à l'extérieur du cylindre avec un point situé entre ledit piston et ledit piston auxiliaire de manière que ce piston soit exposé à la pression d'un fluide de travail. 2. - Groupe à piston et cylindre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un circuit (12, 16) d'alimentation en liquide sous pression est raccordé à ladite extrémité (50) dudit cylindre (34a), ce liquide étant dirigé sur la surface, tournée axialement vers l'extérieur, dudit piston auxiliaire (42a) de manière à permettre de régler la longueur efficace dudit cylindre par ladite extrémité en faisant varier la position du piston auxiliaire (42a) sur la tige de piston (38a). 3. - Groupe à piston et cylindre selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un circuit (30) de commande d'alimentation en pression est raccordé audit alésage (39) de la tige de piston et à l'autre extrémité (52) dudit cylindre (34a) afin de provoquer les déplacements alternatifs dudit piston (40a). 4. - Groupe à cylindre et piston selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un circuit de formation d'un coussin réglable d'air (68, 70, 72) agissant sur ledit piston (40a) est réalisé dans ladite autre extrémité (52) dudit cylindre (34a) et dans ce piston. 5. - Groupe à piston et cylindre selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit piston auxiliaire (42a) est monté coulissant dans ledit cylindre (34a) et sur ladite tige de piston (38a) avec interposition de joints d'étanchéité (56, 58) et un joint d'étanchéité (60) destiné à tenir la pression est monté autour de ladite tige de piston à ladite extrémité (50) du cylindre. 6. - Groupe à cylindre et piston à course réglable, caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre (34a) comportant des extrémités fermées (50, 52), un piston (40a) sur lequel est fixée une tige (38a) étant monté coulissant dans ledit cylindre, ladite tige de piston étant tubulaire et ressortant d'une extrémité (50) du cylindre, un piston auxiliaire (42a) étant monté de manière étanche dans ledit cylindre (34a) et sur ladite tige de piston (38a), cette tige de piston comportant des trous (41) qui font communiquer son alésage (39) avec un point situé entre ledit piston (40a) et ledit piston auxiliaire (42a) et un circuit d'alimentation en liquide (12, 16) étant raccordé à ladite extrémité (50) dudit cylindre de manière à envoyer du liquide sous pression dans ce dernier, la longueur efficace dudit cylindre pouvant ainsi être commandée par cette extrémité par déplacement du cylindre auxiliaire (42a) de manière qu'il s'écarte de cette extrémité (50) du cylindre, le piston auxiliaire étant retenu à une position donnée lorsque le piston et sa tige exécutent des mouvements alternatifs dans le cylindre. 7. - Groupe à piston et cylindre selon la revendication 6, caractérisé en ce que le liquide envoyé sur ladite extrémité (50) du cylindre parvient dans une région comprise entre la surface tournée axialement vers l'extérieur du piston auxiliaire (42a) et ladite extrémité (50) du cylindre (34a), ce liquide tendant à déplacer le piston auxiliaire sur ladite-tige (38a) et un dispositif d'arrêt (14) étant destiné à confiner un volume donné de liquide dans le cylindre de manière à retenir le piston auxiliaire à une position donnée. 8. - Groupe à piston et cylindre selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un dispositif (6 & 70, 72) de formation d'un coussin réglable d'air coopère avec ledit piston auxiliaire (42a). 9. - Groupe à piston et cylindre selon la revendication 8, caractérisé en ce que le piston auxiliaire (42a) comprend un canal de fuite (80) faisant communiquer sa surface tournée axialement vers l'intérieur avec l'alésage (39) de la tige de piston, ledit dispositif de formation d'un coussin d'air comprenant par ailleurs un pointeau (81) de réglage du flux de fluide passant par ledit canal de fuite (80), ce pointeau étant accessible à la périphérie dudit piston auxiliaire (42).