Brevet FR2529266A1 — publié le 19831230

La présente invention concerne un vérin rotatif du type comprenant un corps cylindrique fermé à ses deux extrémités, un piston creux mobile dans le corps cylindrique sous l'action d'un fluide sous pression, un dispositif de guindage hélicoïdal entre le corps cylindrique et le piston creux pour imposer à ce dernier un mouvement helicoidal lorsqu'il est actionné par le fluide sous pression, et un arbre qui est monté à rotation, sans possibilité de mouvement axial, dans une première extrémité du corps cylindrique et qui est engagé dans la cavité interne du piston creux, l'arbre et le piston creux étant accouplés de telle manière que seule la composante de mouvement de rotation du piston creux soit transmise à l'arbre. On connait déjà des vérins rotatifs du type indiqué ci-dessus (voir par exemple la demande de brevet français publiée sous le n9 2 428 135, figures 18 à 29), Dans ce vérin rotatif connu, le dispositif de guidage hélicoi- dal est constitué par une rampe hélicoidale, qui est formée par l'un des cotés d'une fente taillée hélicoidalement dans un tube auxiliaire qui est lui-meme fixé dans le corps cylindrique du vérin, et par un axe ou un galet qui est fixé au piston et qui est engagé dans la fente susmentionnée. Cette fente est relativement difficile à usiner.La difficulté d'usinage de la fente et le temps nécessaire à cet usinage dépendent de la dureté de la matière à usiner et de la longueur de la fente, qui est elle-même proportionnelle à l'angle maximal de rotation de l'arbre du vérin. En outre, du fait que le galet ou l'axe n'est en contact avec l'un des côtés de la fente hélicoldale que par une génératrice du galet ou de l'axe (contact linéaire}, les efforts appliqués par le galet ou l'axe au côté de la fente sont très importants le long de la génératrice de contact. Cet effort est encore plus impor- tant si le couple résistant appliqué à l'arbre est lui-même important. I1 en résulte que le galet ou l'axe a tendance à créer des empreintes dans les cotés de la fente.Ces empreintes nuisent au guidage correct du piston et diminuent la fiabilité du vérin. Pour remédier à cet inconvénient, on pourrait utiliser un métal ayant une plus grande dureté pour le tube dans lequel est formée la fente hélicoldale, mais ceci augmenterait la difficulté pour tailler ladite fente. La présente invention a pour but de fournir un vérin rotatif du type susindiqué, qui soit plus simple à fabriquer et dont le dispositif de guidage hélicoïdal est moins sujet à la formation d'empreintes et, par suite, plus fiable que celui du vérin rotatif de la demande de brevet français susmentionnée. A cet effet, le vérin rotatif suivant la présente invention est caractérisé en ce que le dispositif de guidage hélicoïdal comporte une nervure hélicoidale en saillie sur la surface intérieure du corps cylindrique et s'engageant dans une encoche taillée hélicoidalement dans la périphérie d'une collerette annulaire solidaire du piston creux. Ainsi, avec le dispositif hélicoïdal de la présente invention, l'effort auquel ce dispositif de guidage est soumis en fonctionnement se répartit sur une zone de contact dont la surface est égale à la surface du côté de l'encoche qui est en contact avec la nervure hélicoïdale, au lieu de se répartir seulement sur une ligne de contact dans le cas d'un galet ou d'un axe coopérant avec une rainure. Il en résulte que les empreintes qui étaient auparavant observées dans les vérins rotatifs avec dispositif de guidage du type à fente hélicoïdale et à galet ou axe, sont complètement éliminées. On décrira maintenant, à titre d'exemple, une forme préférée d'execution du vérin rotatif de la présente invention en faisant référence à la figure unique du dessin annexé qui montre ledit vérin rotatif en partie en coupe axiale et en partie en élévation. Le vérin rotatif représenté sur le dessin comprend essentiellement un corps cylindrique 1 dans lequel un piston creux 2 peut être déplacé sous l'action d'un fluide sous pression, un dispositif de guidage hélicoïdal 3 pour imposer au piston creux un mouvement hélicoïdal lorsqu'il est actionné par le fluide sous pression, et un arbre 4 dont l'une des extrémités est engagee dans le piston creux 2 et qui est accouplé à ce dernier de telle manière que seule la composante de mouvement de rotation du piston creux 2 soit transmise à l'arbre 4. Comme montré sur le dessin, l'accouplement entre le piston creux 2 et l'arbre 4 peut être par exemple réalisé par des cannelures complémentaires 5 et 6 formées respectivement dans la surface périphérique extérieure de l'arbre 4 et dans la surface périphérique intérieure du piston creux 2. Le corps cylindrique 1 est fermé hermétiquement à l'une de ses extrémités par un disque 7 fixé au corps 1 par exemple par un cordon circulaire de soudure 8, et à son autre extrémité par un bouchon fileté 9 qui est vissé dans ladite autre extrémité du corps 1 et qui est muni d'un joint d'étanchéité 10. L'arbre 4 traverse une ouverture centrale prévue dans le bouchon 9 et est monté à rotation dans cette ouverture. Une butée à billes 1l montée sur l'arbre 4 du côté intérieur du bouchon 9 et un anneau fendu 12, du genre circlip, monté dans une gorge circulaire de l'arbre 4 du côté extérieur du bouchon 9 empêchent tout mouvement axial de l'arbre 4 par rapport au bouchon 9, tout en permettant le mouvement de rotation de l'arbre par rapport à ce bouchon. Un joint torique 13 assure l'étanchéité entre l'arbre 4 et le bouchon 9. La partie de l'arbre 4 qui est située à l'extérieur du bouchon 9 comporte un moyen d'accouplement , par exemple un carré d'entraînement 14 permettant de transmettre à une charge le mouvement de rotation de l'arbre 4. Les cannelures susmentionnées 5 sont formées sur la partie de l'arbre 4 qui se trouve du côté intérieur du bouchon 9. Le corps cylindrique 1 comporte un premier alésage 15 qui s'étend axialement sur un peu plus de la moitié de la longueur du corps 1 à partir de son extrémité côté bouchon 9, et un second alésage 16 qui a un diamètre plus petit que celui de l'alésage 15 et qui s'étend axialement sur la partie restante de la longueur du corps 1. Le piston creux 2 est constitué par une douille 17 dans la surface périphérique intérieure de laquelle sont formées les cannelures 6. La douille 17 a un diamètre extérieur correspondant au diamètre intérieur de l'alésage 16 et une longueur un peu plus grande que celle de cet alésage 16.Un joint d7otanchéité 18 est prévu dans une gorge circulaire située dans l'alésage 16 près de lSepaulement 19 formé entre les deux alésage 15 et l6 L L'extrémité de la douille 17 qui est tournée vers le disque 7 est obtu-è hermétiquement par disque 20 qui est fix pa exemple par soudure à la douille 1, L'autre extrnmlte e cette douille 17 qui est tournée vers le bouchon 9, perte une collerette extérieur 21.Cette collerette 21 peut faire partie intg?ante de la douille 17 ou être constituée par un anneau fixé à la collerette par tout moyen approprié, par exemple par soudage. La partie de l'arbre 4 qui est située à l'intérieur du corps cylindrique 1 a une longueur sensiblement égale à celle de l'alésage 15. Le dispositif de guidage hélicoïdal 3 est constitué par une nervure hélicoïdale 22 qui est située dans l'alésage 15 en saillie sur la surface périphérique intérieure de celui-ci et qui s'engage dans une encoche 23 taillée héli- coidalement dans la périphérie de la collerette 21 du piston 2. L'encoche 23 est taillée de telle manière que ses côtés épousent étroitement les côtés de la nervure 22 de façon à assurer un bon contact de surface entre les cotés de l'enco- che 23 et les côtés de la nervure 22. Bien que la nervure hélicoïdale pourrait être taillée dans la masse, elle est de préférence constituée par un fer plat enroulé en hélice et fixé au corps cylindrique 1 dans l'alésage 15. Pour la fixation de la nervure 22 -au corps cylindrique 1, il est possible de prévoir plusieurs trous 24 espacés hélicoidalement dans la paroi du corps cylindrique 1, et dans lesquels sont placés des bouchons de soudure comme montré en 25 dans le dessin. Le corps cylindrique 1 est muni d'une patte de fixation 26 permettant la fixation du vérin rotatif sur un support approprié. Le corps cylindrique 1 est en outre muni de deux raccords 27 et 28 permettant de raccorder le vérin rotatif à une source de fluide sous pression (non montrée) par l'intermédiaire de tuyaux et d'un distributeur conventionnel de fluide (également non montrés) pour l'alimentation du vérin en fluide sous pression.Lorsque les deux raccords 27 et 28 sont disposés comme montré sur le dessin, la partie de l'alésage 16 située entre le raccord 28 et le disque 7 a un diamètre intérieur légèrement plus grand que le diamètre extérieur de la douille 17 de manière à ménager un jeu suffisant pour le passage du fluide sous pression en provenance du raccord 28 vers l'espace compris entre les disques 7 et 20 ou pour le passage du fluide sous pression en provenance dudit espace vers le raccord 28. Le raccord 27 contribue à la fixation de la nervure 22 au corps cylindrique 1.Cette nervure 22 a une hauteur, mesurée dans le sens radial, légère- ment plus petite que la hauteur de l'épaulement 19 de manière à ménager un jeu suffisant pour le passage du fluide sous pression en provenance du raccord 27 vers l'espace compris entre le bouchon 9 et la collerette 21 ou pour le passage du fluide en provenance de cet espace vers le raccord 27. De même, la collerette 21 a un diamètre extérieur légèrement plus petit que le diamètre intérieur de l'alésage 15 pour permet- tre le passage du fluide sous pression depuis le raccord 27 vers l'espace entre le bouchon 9 et la collerette 21 et viceversa. Ainsi, lorsque le fluide sous pression est admis à travers le raccord 28, le piston 2 est déplacé de droite à gauche (vu dans la figure) et, en même temps, la nervure 22 l'oblige à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre, entraînant ainsi l'arbre 4 dans le même sens, tandis que, lorsque le fluide sous pression est admis par le raccord 27, le piston est déplacé de gauche à droite et, en même temps, la nervure 22 l'oblige à tourner, ainsi que l'arbre 4, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. I1 va de soi que la forme d'exécution qui a été -décrite ci-dessus a été donnée à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être facilement apportes par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. C'est ainsi notamment que la collerette 21 et la nervure 22 peuvent être fixes respectivement à la douille 17 et au corps cylindrique 1 par des vis de façon à permettre leur remplacement en cas de besoin. En outre, afin que les efforts appliqués en fonctionnement au dispositif de guidage soient symétriques par rapport à l'axe de 11 arbre 4, il est possible de prévoir une deuxième nervure hélicoïdale 22' symétrique de la nervure hélicoïdale 22 par rapport à l'axe de l'arbre 4, comme montré en trait mixte dans la figure, cette nervure 22' coopérant avec une autre encoche taillée hélicoidalement dans la périphérie de la collerette 21 en position diamétralement opposée par rapport à l'encoche 23. REVENDICATIONS 1.- Vérin rotatif comprenant un corps cylindrique (1) fermé à ses deux extrémités (7 et 9), un piston creux (2) mobile dans le corps cylindrique sous l'action d'un fluide sous pression, un dispositif de guidage hélicoldal (3) entre le corps cylindrique et le piston creux pour imposer à ce dernier un mouvement hélicoldal lorsqu'il est actionné par le fluide sous pression, et un arbre (4) qui est monté à rotation, sans possibilité de mouvement axial, dans une première extrémité (9) du corps cylindrique et qui est engagé dans la cavité interne du piston creux, 11 arbre (4) et le piston creux (2) étant accouplés de telle maniere que seule la composante de mouvement de rotation du piston creux soit transmise à l'arbre, caractérisé en ce que le dispositif de guidage hélicoïdal (3) comporte une nervure hélicoïdale (22) en saillie sur la surface intérieure du corps cylindrique (1) et s'engageant dans une encoche (23) taillée hélicoldalement dans la périphérie d'une collerette annulaire (21) solidaire du piston creux (2). 2.- Vérin rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps cylindrique (1) comporte un premier alésage (15) s'étendant axialement sur un peu plus de la moitié de la longueur du corps cylindrique à partir de la première extrémité (9) de celui-ci, et un second alésage (16) ayant un diamètre plus petit que celui du premier alésage (15) et s'étendant axialement sur la partie restante de la longueur du corps cylindrique (1), un joint torique d'étanchéité (18) étant prévu dans une gorge circulaire prévue dans le second alésage (16) près de l'épaulement annulaire (19) formé entre les deux alésages (15 et 16), en ce que ladite nervure hélicoïdale (22) est située dans le premier alésage (15), en ce que le piston creux (2) est constitué par une douille (17) ayant un diamètre extérieur correspondant au diamètre intérieur du second alésage (16) et une longueur un peu plus grande que celle de celui-ci, et en ce que ladite collerette (21) est située à l'extrémité de la douille (17) qui est tournée vers la première extrémité 97 du corps cylindrique (1), tandis que l'autre extrémité de la douille (17), tournée vers la seconde extrémité (7) du corps cylindrique, est obturée par un disque (20). 3.- Vérin rotatif selon la revendication 2, caracte risé en ce que la partie de l'arbre (4) située à l'intérieur du corps cylindrique (1) a une longueur sensiblement égale à celle du premier alésage (15) 4.- Vérin rotatif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que ladite nervure hélicoïdale (22) -est constituée par un fer plat enroulé en hélice et fixé au corps cylindrique (1). 5.- Vérin rotatif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la nervure hélicoidale est fixée au corps cylindrique (1) par soudage (25) à travers la paroi périphérique du corps cylindrique (1).