Brevet FR2534653A1 — publié le 19840420

DISPOSITIF DE GUIDAGE POUR PISTONS D'ACTIONNEURS HYDRAULIQUESROIATIFS A DEUX PISTONS COAXIAUX. La présente invention concerne un dispositif de guidage pour pistons d'actionneurs hydrauliques, plus particulièrement du type rotatif à deux pistons coaxiaux pourvus de crémaillères. Comme on le sait, dans les actionneurs rotatifs du type mentionné cidessus, les deux pistons sont montés de manière à pouvoir coulisser dans une cavité cylindrique et comportent chacun un ergot muni d'une crémaillère, laquelle s'engrène avec un pignon commun monté sur un ar- bre de sortie - En particulier, dans les actionneurs hydrauliques connus, chaque pis- ton est réalisé d'une pièce avec sa crémaillère, laquelle est disposée en saillie sur un segment de cylindre qui s'applique en glissant sur la surface intérieure de la chemise cylindrique. Il faut remarquer qu'apparaissent, pendant le fonctionnement de ces dis- positifs d'actionnement à cause de la direction de la pression des dents des crémaillères sur le pignon commun, des forces radiales qui ont tendance à écarter ces crémaillères dupignon et les pousser en di- rection de la paroi cylindrique du corps o les pistons sont logés. On peut donc avoir entre les ergots comportant les crémaillères,et la pa- roi cylindrique mentionnée ci-dessus, un frottement important, suscep- tible de provoquer une usure rapide des parties métalliques glissant l'une contre l'autre et des phénomènes de coincement, pouvant aller jusqu'à mettre hors d'usage le dispositif d'actionnement. Dans certains types connus d'actionneurs, on a cherché à éliminer cet inconvénient en guidant les pistons au moyen de tiges de guidage dis- posées parallèlement à l'axe du corps cylindrique et passant soit à travers les pistons, soit à travers les têtes, et fixées à ces derniè- res Toutefois cette solution, outre qu'elle est d'une construction plutôt complexe, nécessite la présence de garnitures spéciales, en rai- son des tiges de guidage mentionnées ci-dessus, afin d'empêcher -2- le fluide sous pression de passer d'une chambre à l'autre et/ou de s'é- chapper à l'extérieur. Cette exigence demande un plus grand nombre de composants et d'usinages par rapport à la construction traditionnelle, et peut en outre donner lieu à des pertes ultérieures. En outre la solution avec tiges de guidage présente l'inconvénient de demander une exécution très précise. Il faut également remarquer que, étant donné que les tiges de guidage mentionnées ci-dessus doivent passer longitudinalement à travers les par- ties munies d'une crémaillère, elles ne peuvent pas avoir un diamètre im- portant Donc, pour supporter les efforts transversaux spécifiques d'un accouplement entre un pignon et une crémaillère, lesdites tiges doivent avoir une surface très dure et rectifiée, avec les coûts de production élevés qui en découlent. Partant, le but de la présente invention est de pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus, en réalisant un dispositif de guidage des pistons qui soit très simple, susceptible d'être fabriqué d'une manière économi- que, et d'un fonctionnement rationnel et précis, sans risque de coince- ment ou usure des parties métalliques mobiles. Subsidiairement, un objectif particulier de la présente invention est de réaliser un dispositif de guidage des pistons qui, après un certain temps d'utilisation, puisse être révisé aisément, rapidement et d'une manière économique. Dans ce but, la présente invention concerne un dispositif de guidage pour pistons d'actionneurs hydrauliques du type mentionné en préambule, ca- ractérisé en ce que le dispositif de guidage pour pistons d'actionneurs hydrauliques, plus particulièrement du type rotatif à deux pistons coa- xiaux, montés de manière à pouvoir coulisser dans une chambre cylindrique 3- commune et comportant chacun un ergot muni d'une crémaillère, laquelle s'engrène avec un pignon commun monté sur un arbre de sortie, ledit er- got de chaque pistonportantunpatin de guidage encastré et interchangea- ble, réalisé en matériau à faible coefficient de frottement et disposé, une fois monté, entre ledit ergot et la paroi latérale de la chambre cy- lindrique dans laquelle coulissent lesdits pistons, ledit patin compor- tant une surface extérieure cylindrique, pour s'appliquer en glissant sur la surface intérieure de ladite chambre. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description détaillée d'un exemple de réalisation du dispositif, et en référence aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 représente une coupe axiale d'un actionneur rotatif du type à double effet, la figure 2 représente une coupe axiale d'un actionneur rotatif à simple effet, la figure 3 représente une coupe transversale suivant la ligne A-A de la figure 1, la figure 4 est une vue frontale d'un piston, vu du côté comportant la crémaillère, agencé pour recevoir le dispositif de guidage selon la pré- sente invention, la figure 5 est une vue latérale d'un piston, selon la flèche B de la figure 4, la figure 6 représente une vue latérale d'un piston, selon la flèche C de la figure 5, les figures 7 et 8 représentent, respectivement de dos et de profil, un élément de guidage selon la présente invention, et -4- les figures 9 et 10 représentent respectivement de face et de profil, un autre élément de guidage selon la présente invention. En se référant aux figures 1 et 2 des dessins annexés, on peut constater que l'actionneur rotatif comprend un corps cylindrique 1, délimitant avec deux têtes 2 et 3 une chambre cylindrique, au centre de laquelle se trouve un pignon 4, monté ou façonné sur un arbre de sortie 5 visible sur la figure 3. Dans la chambre cylindrique mentionnée ci-dessus, sont placés de manière à pouvoir coulisser axialement deux pistons 6 et 7, comportant des er- gots respectifs 8 et 9 orientés l'un vers l'autre et munis de crémaillè- res Ba et 9 a, lesquelles s'engrènent avec le pignon 4 sur des côtés op- posés de ce pignon. Lesdits ergots 8 et 9 des pistons présentent du côté opposé à celui qui comporte ladite crémaillère des surfaces cylindriques respectives 8 b et 9 b qui, après montage, se trouvent décalées vers l'intérieur par rapport à la surface intérieure du corps cylindrique 1. Ainsi, lesdites surfaces cylindriques délimitent des intervalles dans lesquels peuvent être logés des patins en forme de plaques cintrées, réa- lisés en matériau à faible coefficient-de frottement. Ces patins 10 sont fixés aux parties 8 et 9 des pistons par simple encas- trement, de manière à être aisément interchangeables. Comme le montrent les figures 4 à 8, chaque patin comporte une nervure en croix 11, saillante par rapport à la face concave du patin, conçue pour s'insérer dans une rainure correspondante 12, également en forme de croix, façonnée sur les surfaces 8 b et 9 b des ergots 8 et 9. Après avoir appliqué les patins 10 sur les ergots 8 et 9, de manière que les nervures 11 soient insérées dans les rainures 12, ces patins se trou- vent -5- fixés aux pistons, tant dans la direction axiale que dans la direction transversale, et glissent solidairement avec les pistons le long de la surface intérieure du corps cylindrique 1, en s'appliquant sur ce dernier sur une grande surface d'appui, de manière à réduire au minimum la char- ge spécifique. Il faut remarquer que les nervures 11 et les rainures 12 peuvent aussi avoir une forme différente de la croix, pourvu que ladite forme soit ap- te à fixer les patins aux pistons, tant axialement que transversalement. De préférence, les patins 10 sont réalisés en dimensions telles qu'ils recouvrent presque complètement la surface latérale desdits ergots 8 et 9. En fait, la présence des patins 10 assure un guidage efficace, excluant toute possibilité de contact direct entre les ergots 8 et 9 et le corps cylindrique 1, de manière à éliminer les-possibilités de grippage et/ou d'usure des parties métalliques. A ce sujet, il faut remarquer que pendant le fonctionnement normal, lorsque les crémaillères 8 a et 9 a font tourner le pignon 4, il apparaît à cause de l'angle d'appui des dents une poussée transversale qui tend à 'écarter les crémaillères du pignon, et presse les ergots 8 et 9 vers la surface intérieure du corps cylindrique 1. Pour obtenir un alignement parfait des pistons 6 et 7, ainsi que des cré- maillères 8 a et 9 a, avec l'axe longitudinal X-X du corps cylindrique 1, on dispose d'anneaux de guidage 13 réalisés en matériau à faible coef- ficient de frottement et insérés dans des rainures circonférentielles 14, façonnées dans lesdits pistons 6 et 7, aussi loin que possible des patins 10. Dans la pratique, les anneaux de guidage 13 sont disposés côte à côte avec les joints d'étanchéité annulaires 15, montés sur les pistons dans - 6des rainures annulaires 16, en plaçant lesdits anneaux de guidage sur le bord des pistons le plus proche des têtes 2 et 3. Les anneaux de guidage 13 permettent d'empêcher l'apparition de phénomè- nes de coincement ou de dommages à la surface intérieure du corps cylin- drique 1, à cause des couples de torsion qui tendent à désaxer les pis- tons. En effet, tandis que les poussées actives agissant sur les pistons 6 et 7 ont toujours un centre de gravité et une direction alignés sur l'axe X-X du corps 1, les réactions exercées parle pignon 4 contre les pous- sées actives, sont toujours alignées sur les axes W-W et Z-Z, qui cor- respondent aux axes de base des dents des crémaillères. Les anneaux de guidage 13 mentionnés ci-dessus sont coupés en un endroit 17, de manière à pouvoir être ouverts et être aisément mis en place ou remplacés dans les rainures correspondantes 14. Pour obtenir l'étanchéité, outre les joints 15 des pistons, des joints annulaires d'étanchéité statique 18 sont placés respectivement entre les têtes 2 et 3 et le corps 1, et des joints annulaires d'étanchéité dynami- que 19 et 20 sont montés entre ledit corps 1 et l'arbre de sortie 5, com- me le montre la figure 3. De ce fait, les joints 15 des pistons séparent la chambre cylindrique mentionnée ci-dessus en une chambre centrale 21, constituée par des volu- mes communiquant entre eux à proximité du pignon 4, et en deux chambres latérales 22 et 23. Lorsqu'un fluide sous pression est introduit dansla chambre centrale 21, et en reliant simultanément les chambres latérales 22 et 23 à un conduit de décharge, les pistons 6 et 7 s'écartent l'un de l'autre en faisant tourner au moyen de crémaillères, le pignon 4 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, si l'on se réfère aux figures 1 et 2. -7- En position de fin de course, les pistons sont arrêtés par des butées réglables 24 - La course de retour peut être réalisée par des ressorts 25 dans le dis- positif d'actionnement à simple effet de la figure 2, en reliant la cham- bre centrale 21 avec le conduit de décharge ou encore au moyen d'un - fluide comprimé, dans le cas d'un dispositif d'actionnement à double ef- f et selon la figure 1, en inversant les connexions des chambres centra- les et latérales avec la source de fluide sous pression et avec le con- duit de décharge. La description qui précède et l'examen des figures annexées, mettent en évidence la conception fonctionnelle et la facilité d'emploi qui carac- térisent le dispositif de guidage pour pistons d'actionneurs hydrauli- ques selon la présente invention. * _ 8 _ Revendications 1 Dispositif de guidage pour pistons d'actionneurs hydrauliques, plus particulièrement du type rotatif à deux pistons coaxiaux ( 6, 7) montés de manière à pouvoir coulisser dans une chambre cylindrique commune et comportant chacun un ergot ( 8, 9) muni d'une crémaillère, laquelle s'en- grène avec un pignon commun ( 4) monté sur un arbre de sortie, caractéri- sé en ce que ledit ergot de chaque piston porte un patin de guidage ( 10) encastré et interchangeable, réalisé en matériau à faible coefficient de frottement et disposé, une fois monté,entre ledit ergot et la paroi la- térale de la chambre cylindrique dans laquelle coulissent lesdits pistons, ledit patin comportant une surface extérieure cylindrique pour s'appli- quer en glissant sur la surface intérieure de ladite chambre. 2 Dispositif de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ergot ( 8, 9), présente du côté opposé à celui qui comporte ladite crémaillère, une surface cylindrique qui après montage se trouve déca- lée vers l'intérieur par rapport à la surface intérieure de ladite cham- bre cylindrique, de manière à délimiter un intervalle dans lequel peut être logé ledit patin de guidage ( 10), ce dernier ayant la forme d'une plaque cintrée et étant pourvu de rainures et/ou de nervures pour s'assem- bler par encastrement avec ledit ergot. 3 Dispositif de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits pistons ( 6, 7) est pourvu latéralement d'un anneau de guidage ( 13) réalisé en matériau à faible coefficient de frottement, cet anneau de guidage étant logé dans une rainure annulaire ( 14) ménagée dans le piston, dans la partie du piston la plus éloignée du patin de guidage ( 10). 4 Dispositif de guidage selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit anneau de guidage ( 13) est coupé en un endroit ( 17) de manière à pouvoir être ouvert pour faciliter sa mise en place et son remplacement dans la rainure de logement ( 14) dudit piston.