Brevet FR2522740A1 — publié le 19830909

Da présente invention se rapporte à un cylindre à air et, plus particulièrement, à un cylindre à air où la vitesse du piston est réglable. I1 n'est pas facile de contrôleur la vitesse d'un piston d'un cylindre à commande pneumatique du fait de la compressibilité de l'air en tant que fluide hydraulique. En particulier, pour contrôlér un piston qui se déplace à une vitesse rapide, les cylindres sont conventionnellement pourvus d'un moyen d'amortissement à leurs extrémités. Cependant, ces cylindres conventionnels ne sont capables de contrôler le piston que sur une plage relativement petite à l'extrémité de son mouvement. Afin d'agrandir la plage de contrôle dans ces cylindres conventionnels, les moyens formant amortisseurs doivent être excessivement trop grands, ce qui pose un problème d'économie. En plus de détail, un cylindre à air conventionnel du type à vitesse réglable comprend un tube de cylindre, un piston mobile dans le tube de cylindre, des colliers d'amortissement d'une longueur prédéterminée fixés au moins d'un côté du piston, des couvercles extrêmes aux extrémités opposées du tube de cylindre, des alésages axiaux formés dans les couvercles extrêmes pour recevoir les colliers d'amortissement, et des organes d'étanchéité disposés aux extrémités ouvertes des alésages axiaux, respectivement, communiquant avec des orifices d'alimentation et d'échappement respectivement, pour engagement avec les surfaces périphériques externes des colliers d'amortissement afin d'empêcher une communication entre les alésages axiaux et les chambres de piston, où après que le piston se soit déplacé le long d'une course prédéterminée et que le collier d'amortissement soit reçu dans l'alésage axial, l'échappement de la chambre du piston à travers l'alésage axial est empêché tandis que seul l'échappement à travers le passage étranglé est possible, pour contrôler ainsi la vitesse du piston. Cependant, les cylindres conventionnels à air de la construction ci-dessus décrite posent un problème parce que l'agrandissement de la plage de vitesses réglables par rapport à la course totale du piston nécessite que les colliers d'amortissement et et les alésages axiaux pour les recevoir aient de plus grandes longueurs, ce qui conduit à la condition d'une plus grande longueur des couvercles extrêmes, avec pour résultat un cylindre de plus grande dimension. La présente invention a pour objet un cylindre à air capable de contrôler la vitesse du piston sur une large plage de la course du cylindre sans que la longueur totale du cylindre soit indtment importante. Le cylindre à air selon la présente invention comprend un tube de cylindre, des couvercles extrêmes attachés aux extrémités du tube pour définir des chambres de piston avec le tube, et un piston inséré mobile dans le tube du cylindre, et il est caractérisé en ce qu'au moins l'un des couvercles extrêmes contient deux passages, c'est-à-dire un passage principal et un passage étranglé communiquant avec la chambre de piston, ledit passage principal ayant un siège de vanne à proximité de son extrémité ouverte du c8té de la chambre du piston, et ladite chambre du piston est pourvue d'un corps de vanne pouvant venir en engagement avec ledit siège et mobile par rapport au piston, donc ledit corps de vanne est amené en engagement avec ledit siège de vanne quand le piston s'approche dudit siège de vanne sur une plage prédéterminée, pour contrôler ainsi la vitesse du piston sur une large plage le long de la course du piston dans le cylindre à air. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparattront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe d'un cylindre à air à vitesse réglable conventionnel; - la figure 2 est une vue en coupe d'un mode de réalisation du cylindre à air selon l'invention; - la figure 3 est une vue en coupe du cylindre à air de la figure 2 mais en un stade différent de fonctionnement; - la figure 4 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation du cylindre selon l'invention; et - la figure 5 est une vue en coupe du cylindre à air de la figure 4 mais en un stade différent de fonctionnement. En se référant aux dessins, des modes de réalisation de la présente invention seront décrits en détail. La figure 1 montre un exemple du cylindre à air à vitesse réglable conventionnel comprenant un tube de cylindre a, un piston b mobile dans le tube de cylindre a, des collièrs d'amortissement c, c' d'une longueur prédéterminée fixés au moins à un côté du piston, des couvercles extrêmes e, e' aux extrémités opposées du tube de cylindre, des alésages axiaux d, d' formés dans les couvercles extrêmes pour recevoir les colliers d'amortis- sement , et des organes d'étanchéité h, h' disposés aux extrémités ouvertes des alésages axiaux , respectivement, communiquant avec les orifices d'alimentation et d'échappement f, f' pour un engagement avec les surfaces périphériques externes des colliers d'amortissement pour empêcher une communication entre les alésages axiaux et les chambres , ' du piston, où après que le piston se soit déplacé le long d'une course prédéterminée, par exemple, vers la droite et que le collier c d'amortissement soit reçu dans l'alésage axial d, l'échappement de la chambre de. piston g à travers l'alésage axial d est empêché tandis que seul l'échappement à travers le passage étranglé i est permis, pour contrôler ainsi la vitesse du piston. Cependant, le cylindre à air conventionnel ayant la construction montrée sur la figure 1 pose un problème, comme on l'a décrit ci-dessus, par le fait que l'agrandissement de la plage des vitesses réglables par rapport à la course totale du piston nécessite que les colliers d'amortissement c, c' et les alésages axiaux d, d' pour les recevoir aient de plus grandes longueurs, conduisant à la condition d'une plus grande longueur des couvercles extrêmes, avec pour résultat un cylindre de plus grande dimension. Les figures 2 et 3 montrent un premier mode de réalisation du cylindre à air selon la présente invention, où le chiffre de référence 1 désigne le cylindre à air en général du mode de réalisation de l'invention, 2 désigne un tube de cylindre, 3 désigne un couvercle extrême côté tête ou un couvercle de tête fixé solidement à une extrémité du tube 2 du cylindre, 3a désigne un couvercle extrême côté tige ou un couvercle de tige fixé solidement à l'autre extrémité du tube 2 du cylindre, 4 désigne un piston inséré mobile dans le tube 2 , et 5 désigne une tige de piston fixée au piston 4. Le couvercle 3 côté tête présente un orifice d'alimentation et d'échappement 30, un passage principal d'air 31 d'un grand diamètre communiquant avec ledit orifice d'alimentation et d'échappement 30 et débouchant dans une chambre de piston C1, et un passage étranglé 32 ayant un petit diamètre et communiquant avec l'orifice d'alimentation et d'échappement 30 pour communication entre une chambre de piston C1 à l'intérieur du tube du cylindre et l'orifice 30 d'alimentation et d'échappement. Le passage étranglé 32 est pourvu, en sa partie intermédiaire, d'une soupape d'étranglement variable 6 d'une construction connue ayant un pointeau 61. Un passage principal d'air 31 a un siège de soupape 34 qui est formé à proximité de son ouverture du côté de la chambre C1 du piston . Le pointeau 61 est vissé réglable au couvercle 3 c8té tête. Le couvercle 3a c8té tige contient de même un orifice d'alimentation et d'échappement 30a, un passage principal d'air 31a de grand diamètre communiquant avec l'orifice d'alimentation et d'échappement 30a et débouchant dans une chambre de piston C2 et un passage étranglé 32a de petit diamètre communiquant, en parallèle avec le passage d'air principal 31a, entre la chambre de piston C2 et l'orifice d'alimentation et d'échappement 30a. Le passage étranglé 32a est pourvu, en sa partie intermédiaire, d'une soupape d'étranglmert variable 6a de ccnstruction ccnnue ayant un pointeau 61a. Le passage d'air principal 31a a un siège de soupape 34a qui est formé à proximité de son ouverture du côté de la chambre C2 du piston . Le pointeau 61a est vissé réglable au couvercle 3 côté tête. Un joint torique 36 de forme annulaire est disposé entre le tube 2 du cylindre et le couvercle 3 côté tête pour empêcher la fuite d'un fluide à travers le jeu entre eux. Un autre joint torique 36a de forme annulaire est disposé entre le tube 2 du cylindre et le couvercle 3a côté tige pour empêcher une fuite du fluide à travers un jeu entre eux. Le piston 4 est traversé d'un certain nombre de trous 41 avec une distance uniforme entre eux le long de la circonférence d'un cercle autour de son axe. Une tige 7 est insérée mobile dans chaque trou 41 et elle s'étend dans les chambres C1 et C2 de piston. Aux deux extrémités opposées de la tige, sont fixés des corps de soupape 8 et 8a respectivement, qui y sont montés avec des organes d'étanchéité 81 et 81a pouvant venir en engagement avec les sièges 34 et 34a, respectivement. Les sièges 34, 34a et les corps 8, 8a constituent des soupapes à clapet. Chaque trou 41 est pourvu d'un organe d'étanchéité 9 pour empêcher une fuite du fluide à travers le jeu entre le trou et la tige vers et au loin des chambres de piston C1 et C2 Dans une gorge 42 de forme annulaire sur le pourtour externe du piston, est prévu un joint torique 43 pour empêcher une fuite du fluide à travers le jeu entre le piston et le tube du cylindre La longueur de la tige 7 détermine la plage de la course sur laquelle la vitesse du piston est réglable (appelée ci-après course à vitesse réglable). En conséquence, la longueur de la tige est librement choisie dans une plage plus petite que la course totale du cylindre de la longueur de la course de vitesse réglable souhaitée. Le corps de soupape 8 a la forme d'un disque et le corps de soupape 8a est de forme annulaire. Dans le corps de soupape 8a est monté un organe d'étanchéité 9a pour empêcher la fuite de l'air à travers le jeu entre un trou 82a du corps de soupape 8a et la tige du piston. Dans le cylindre à air ayant la construction ci-dessus, à l'état initial que l'on peut voir sur la figure 2 où de l'air comprimé n'est pas amené aux orifices 30 et 30a (ou au moins,àltorifice 30), quand de 1'air comprimé est amené à orifice 30, le corps de soupape 8 se sépare du siège de soupape 34, comme le montre la figure 3, pour amener ainsi rapidement de l'air comprimé dans l'une, C1, des chambres de piston. Alors, le piston 4 et le corps de soupape 8 avancent (vers la gauche sur les dessins) comme un seul corps. Ensuite, quand le piston 4 avance sur une distance prédéterminée pour amener le corps de soupape 8a en aboutement avec le siège de soupape 34a, l'air dans la chambre de piston C2 s'échappe à travers le passage étranglé 32a car le passage principal 31a est fermé. En conséquence, la vitesse du mouvement du piston 4 est contrôlée selon la pression dans la chambre C2 du piston. A ce moment, le corps de soupape 8a est amené en aboutement avec le siège de soupape 34a par la pression interne de la chambre C2 du piston. Comme le montrent les lignes en pointillé sur la figure 2, l'orifice 30a et la chambre du piston C2 peuvent être interconnectés par un passage 37a ayant une vanne de commutation V à sa partie intermédiaire, afin que la pression dans la chambre de piston C2 soit librement détendue pour interrompre le freinage du piston 4 qui se déplace à la vitesse réglée par intercommunication entre l'orifice 30a et la chambre C2 du piston par la vanne V. Un passage semblable avec une vanne de commutation peut être disposé entre l'orifice 30 et la chambre C1 du piston. Pendant un mouvement vers l'arrière (vers la droite sur la figure 2) du piston, quand la chambre C du piston est détendue vers l'atmosphère tandis que l'autre chambre C2 du piston reçoit de l'air comprimé, le corps de soupape 8a se sépare du siège de soupape 43a pour amener. l'air comprimé rapidement dans la chambre C2. Alors, le piston 4 et le corps de soupape 8a se déplacent en un seul corps, vers l'arrière (vers la droite sur les dessins). Ensuite, quand le piston 4 avance sur une distance prédéterminée pour amener le corps de soupape 8 en aboutement avec le siège de soupape 34, l'air dans la chambre C1 du piston s'échappe à travers le passage étranglé 32 car le passage principal 31 est fermé. En conséquence, la vitesse du mouvement du piston 4 est contr8lée selon la pression dans la chambre C1 du piston. A ce moment, le corps de soupape 8 est amené en aboutement avec le siège de soupape 34 par la pression interne de la chambre C1 du piston. Les figures 4 et 5 montrent un autre mode de réalisation du cylindre à air selon la présente invention. Dans lecylindre à air 1' de ce mode de réalisation, une tige de piston 5' est attachée excentriquement à un piston 4' qui n'est traversé que d'un seul trou 41' et où n'est insérée qu'une seule tige 7'. La tige 7' a des corps de soupape 8' et 8a' fixés à ses extrémités opposées. Par ailleurs, des passages principaux d'air 31Y et 31a' formés dans un couvercle côté tête 3' et un couvercle c8té tige Sa', respectivement, et des sièges de soupape 34' et 34a' formés à proximité de leurs ouvertures , sont disposés sensiblement coaxialement avec la tige 7'. Le cylindre à air de ce mode de réalisation est identique, par son fonctionnement, au cylindre à air du premier mode de réalisation décrit. Dans ce mode de réalisation, si le piston est maintenu non rotatif par exemple, en formant le cylindre pour qu'il ait une coupe elliptique, la tige du piston ne doit pas être attachée excentriquement au piston. Comme on l'a décrit ci-dessus, la présente invention produit les effets qui suivent (a) le piston peut être mis en marche doucement même à une basse pression car la soupape à clapet peut être déplacée uniquement par la différence de pression dans la chambre du piston sans nécessiter un ressort pour fermer la soupape à clapet. (b) Il n'est pas nécessaire d'agrandir le couvercle c8té tête, le couvercle c8té tige et la tige de piston tandis que la course à vitesse réglable augmente. (c) La longueur de la course à vitesse réglable peut être modifiée facilement en utilisant une tige connectant le corps de soupape d'une longueur différente. (d) Un grand circuit de by-pass peut être prévu car la soupape à clapet sert également de clapet de retenue. En conséquence, la vitesse de mise en marche peut être élevée. REVENJ)ICAT IONS 1.- Cylindre à air, du type comprenant un tube de cylindre, des organes formant couvercles disposés aux extrémités opposées dudit tube de cylindre pour définir des chambres de piston, un piston disposé mobile dans ledit tube de cylindre, et une tige de piston connectée audit piston, ledit cylindre étant caractérisé en ce qu'au moins l'un desdits organes formant couvercles (3 ou 3a) présente deux passages , c'est-à-dire un passage principal et un passage étranglé (31, 32 ou 31a, 32a), communiquant avec la chambre de piston (C1ou C2), ledit passage principal ayant un siège de vanne (34, 34a) à proximité de'son extrémité ouverte du côté de la chambre de piston et ladite chambre de piston est pourvue d'un corps de vanne (8, 8a) pouvant venir en engagement avec ledit siège de vanne et mobile par rapport au piston, de façon que ledit corps de vanne soit amené en engagement avec ledit siège de vanne quand le piston s'approche dudit siège de vanne sur une plage prédéterminée, pour contrôler ainsi la vitesse du piston sur une large plage le long de la course du piston dans le cylindre à air 2.- Cylindre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le passage principal, le passage étranglé et le siège de vanne sont formés dans chacun des organes formant couvercles précités aux extrémités opposées du tube de cylindre, le corps de vanne précité étant disposé de chaque côté dudit piston, et ledit corps de vanne est attaché à chacune des extrémités opposées d'une tige (7) qui traverse ledit piston et qui est mobile par rapport audit piston. 3.- Cylindre selon la revendication 2 caractérisé en ce que la tige précitée est prévue en un certain nombre (7) circonférentiellement espacé autour de l'axe du piston précité. 4.- Cylindre selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tige précitée (7') est prévue seule. 5.- Cylindre selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps de vanne précité disposé du côté de la tige de piston précitée est de forme annulaire entourant ladite tige de piston. 6.- Cylindre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le passage étranglé précité est pourvu d'une soupape d'étranglement variable (6, 6a). 7.- Cylindre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps de vanne a un organe d'étanchéité (9) qui lui est fixé et qui peut venir en engagement avec le siège précité. 8.- Cylindre selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'un organe d'étanchéité (36, 36a) est disposé dans le piston précité pour empêcher une fuite d'un fluide à travers un jeu entre la tige précitée et ledit piston. 9.- Cylindre selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un organe d'étanchéité (81, 81a) est disposé sur la surface périphérique interne du corps de vanne de forme annulaire précité, pour engagement avec la surface périphérique externe de la tige de piston précitée afin d'empêcher la fuite du fluide à travers un jeu entre ledit corps de vanne et ladite tige de piston. 10.- Cylindre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le passage principal formé dans l'un des organes formant couvercles précités et la chambre de piston précitée d'un côté dudit organe formant couvercle sont interconnectés par un passage (37a) et une vanne de commutation (V). 11.- Cylindre selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le passage principal formé dans l'un des organes formant couvercles précités et la chambre de piston précitée du côté dudit organe formant couvercle sont interconnectés par un passage et une vanne de commutation, et le passage principal formé dans l'autre organe formant couvercle et la chambre de piston de l'autre c8té dudit autre organe formant couvercle sont interconnectés par un autre passage et une autre vanne de commutation différents dudit passage et de ladite vanne de commutation.