Brevet FR2556789A1 — publié le 19850621

Structure de serre-garniture pour un actionneur. La présente invention concerne, d'une manière générale, des actionneurs et, plus particulièrement, une nouvelle structure d'appui pour les cylindres des actionneurs hydrauliques. Les actionneurs hydrauliques courants tels que ceux utilisés pour positionner un dispositif tel qu'une gouverne d'avion, comprennent spécifiquement un cylindre dans lequel coulisse un piston monté sur une tige qui est solidarisée au dispositif actionné. Une mise sous pression et une purge sélectionnées du cylindre permettent de régler la position longitudi- nale du piston à l'intérieur de ce dernier et, partant, la position de la tige sur laquelle le piston est mon- té, réglant ainsi la position du dispositif solidarisé à cette tige. Spécifiquement, les cylindres des action- neurs sont étanchés au moyen d'un serre-garniture amo- vible fixé au cylindre par n'importe quel moyen appro- prié tel qu'un écrou ou un élément de fixation fileté semblable. Dans les actionneurs d'avions, le cylindre est habituellement réalisé en acier inoxydable et le serre-garniture, en bronze. Le serre-garniture compor- te habituellement plusieurs gorges circonférentielles formées dans ses surfaces intérieure et extérieure, ces gorges recevant des joints étanches par lesquels le serre-garniture est scellé à la fois au cylindre et à la tige afin de réduire au minimum les fuites de fluide hydraulique hors de l'intérieur du cylindre. Des plats définis par les gorges d'étanchéité inté- rieures constituent des paliers sur lesquels la tige est supportée en ayant la possibilité de coulisser à mesure qu'elle se déplace avec le piston. Comme le comprendra l'homme de métier, pour permettre un mouvement libre de la tige à travers le serre-garniture, tout en assurant l'étanchéité entre celui-ci et la tige, il convient de satisfaire à des tolérances de fabrication très strictes à la fois en ce qui concerne les excentricités du serre-garniture et du cylindre, ainsi que les jeux entre ceux-ci, de même qu'entre le serre-garniture et la tige. Des jeux exagérés entre les pièces constitutives, ainsi qu'une excentricité excessive de ces dernières ris- quent non seulement d'entraîner un fonctionnement dé- fectueux de l'actionneur, mais également une usure prématurée des paliers et des joints étanches avec, pour conséquence, des fuites de fluide intolérables hors de l'actionneur. En conséquence, un objet principal de la présente invention est de fournir une structure de serre-garniture perfectionnée pour un actionneur hy- draulique. Un autre objet de la présente invention est de fournir une structure de ce type caractérisée par un nombre minimum de pièces constitutives dans le but de minimiser le caractère critique des excentrici- tés de ces pièces et des jeux entre elles. Ces objets, ainsi que d'autres qui apparaî- tront plus clairement à la lecture de la description détaillée et des revendications ci-après en se réfé- rant aux dessins annexés, sont réalisés grâce à l'ac- tionneur de la présente invention, dans lequel un serre-garniture pour un cylindre est formé d'une seu- le pièce avec celui-ci et comporte des plats formant des paliers pour une tige, ces plats étant revêtus d'une matière antifriction telle que l'argent. La matière peut être appliquée sur les plats par des procédés tels que le dépôt électrolytique, le dépôt à la vapeur ou la pulvérisation à la flamme. Les plats solidaires revêtus de la matière antifriction pour paliers permettent de réduire le nombre de pièces constitutives séparées requises dans l'actionneur ou la structure de serre-garniture et, partant, les effets préjudiciables qu'exercent des excentricités excessives de ces pièces, ainsi que des jeux inadé- quats entre ces dernières. Dans la forme de réalisa- tion préférée, la matière pour paliers comprend une couche d'argent appliquée sur une couche support de cuivre, laquelle est appliquée directement sur les plats solidaires, encore que l'on puisse envisager d'autres matières qui seront détaillées dans la des- cription ci-après. Dans les dessins annexes: la figure 1 est une élévation en coupe par- tielle d'une structure de serre-garniture d'action- neur hydraulique de la technique antérieure; la figure 2 est une élévation en coupe par- tielle de la structure de serre-garniture d'action- neur de la présente invention; et la figure 3 est une vue partielle agrandie d'une partie de la structure de serre-garniture de la présente invention, montrant le rattrapage, par la structure, d'un défaut d'alignement entre une tige de piston et des paliers pour cette dernière. On se référera tout d'abord à la figure 1 qui illustre une partie en bout d'un actionneur hy- draulique 10 de la technique antérieure. Cet action- neur 10 comprend un cylindre réalisé spécifiquement en acier inoxydable ou en une matière semblable d'une dureté et d'une résistance appropriées, dans lequel coulisse un piston 20. Ce piston 20 est fixé à une tige de sortie 25 réalisée spécifiquement en acier chromé, de telle sorte qu'une mise sous pression et une purge sélectionnées du cylindre aient pour effet de déplacer longitudinalement le piston et la tige, déplaçant ainsi un dispositif actionné (non repré- senté) solidarisé à la tige 25 en vue de son fonction- nement à l'intervention de l'actionneur. Afin de définir des surfaces d'appui pour la tige et d'étan- cher le cylindre contre les fuites de fluide hydrauli- que hors de ce dernier, le cylindre 15 est pourvu d'un serre-garniture 30 spécifiquement en bronze qui est disposé dans une cavité annulaire ménagée dans sa paroi. Le serre-garniture est maintenu en place sous compression par un écrou de blocage 35 vissé dans l'extrémité du cylindre. Comme le montre le dessin, le serre-garniture 30 comporte plusieurs gorges for- mées dans ses surfaces intérieure et extérieure. Des gorges 40 reçoivent des bagues d'étanchéité 45 et des bagues d'appui 50 en vue de sceller le serre- garniture à la surface extérieure de la tige 25, tan- dis qu'une gorge 55 reçoit une bague d'étanchéité 60 et des bagues d'appui 65 en vue de sceller le serre- garniture à la surface intérieure du cylindre 15. Les gorges 40 définissent trois plats 70 qui font office de paliers pour supporter radialement la tige et lui permettre de coulisser à travers le serre- garniture au cours du mouvement normal de va-et-vient de cette tige. Comme le comprendra l'homme de métier, le fonctionnement correct de l'actionneur 10 dépend non seulement de la précision de l'ajustage du piston 20 à l'intérieur du cylindre 15, mais également de la précision de l'ajustage entre le serre-garniture et le cylindre, ainsi qu'entre la tige de piston et les plats formant paliers. Dès lors, on comprendra que les excentricités survenant dans le cylindre, le serre-garniture ou la tige de piston doivent être ré- duites au minimum afin de garantir un fonctionnement correct de l'actionneur sans usure prématurée des bagues d'étanchéité et fuites excessives hors du cylindre. De la même manière, les jeux entre la tige de piston et le serre-garniture, ainsi qu'entre ce dernier et le cylindre doivent être contrôlés avec précision afin de garantir un fonctionnement correct de l'actionneur et d'éviter une usure prématurée des joints d'étanchéité. Suivant la présente invention, comme illus- tré en figure 2 des dessins annexés, le serre- garniture de l'actionneur est réalisé d'une seule piè- ce avec le cylindre, supprimant ainsi les excentrici- tés de la surface extérieure du serre-garniture, ainsi que le jeu entre ce dernier et le cylindre. Comme le montre la figure 2, le cylindre 15 est pourvu d'un serre-garniture solidaire 80 comprenant une partie du cylindre qui définit un épaulement et s'étend radiale- ment vers l'intérieur à partir de ce dernier. Le serre-garniture 80 comporte des gorges 40 dans les- quelles viennent se loger des bagues d'étanchéité 45 et des bagues d'appui 50 tandis que, tout comme dans le cas du serre-garniture 30, les gorges formées dans le serre-garniture 80 définissent plusieurs plats d'appui 85 assurant le support radial de la tige de piston 25. Ainsi qu'on l'a mentionné ci-dessus, dans les actionneurs hydrauliques intervenant dans des ap- plications aérospatiales, on utilise spécifiquement des cylindres en acier inoxydable et des tiges de pistons chromées. Etant donné que le serre-garniture 80 est réalisé d'une seule pièce avec le cylindre 15, les plats d'appui 85 sont constitués de la même ma- tière que le cylindre. Lorsque cette matière est l'acier inoxydable, pour éviter un frottement et/ou une usure entre les plats et la tige de piston, ces plats sont revêtus d'au moins une couche de matière antifriction (inusable) pour paliers. Dans la forme de réalisation préférée, la matière pour paliers est constituée d'un métal s'écoulant à froid tel que l'étain, l'indium, le plomb, le cuivre, l'argent ou une combinaison de ces métaux. Comme le montre la figure 2, on prévoit deux couches de la matière anti- friction, à savoir une couche intérieure mince (0,0254 mm) d'argent 90 et une couche extérieure un peu plus épaisse (0,127 mm) de cuivre 95. Les matiè- res pour paliers peuvent être appliquées sur les plats par des techniques telles que le dépôt électrolytique, la pulvérisation à la flamme ou le dépôt à la vapeur. Bien qu'il ait été déterminé que l'argent constituait une matière pour paliers quelque peu plus efficace que le cuivre lorsqu'elle est utilisée conjointement avec une tige de piston chromée, on a également cons- taté qu'une couche d'argent d'une épaisseur égale à l'épaisseur combinée des couches d'argent et de cuivre pouvait s'écouler des plats lorsqu'elle subit le frot- tement de la surface de la tige de piston au cours d'un fonctionnement normal de l'actionneur. En se référant à la figure 3, on constate que l'application d'une matière antifriction et s'écou- lant à froid pour paliers sur les plats 80 permet, aux paliers de l'actionneur, de rattraper des défauts d'alignement entre le cylindre et la tige de piston. Comme le montre la figure 3, un défaut d'alignement de ces deux organes a pour effet de soumettre l'extré- mité du plat d'appui à une charge radiale excessive, provoquant ainsi un écoulement à froid de la matière pour paliers longitudinalement vers l'extérieur, la matière épousant la forme de la tige de piston mal ali- gnée sans donner lieu à un coincement de l'actionneur ou provoquer des fuites excessives de fluide hors de ce dernier. En conséquence, on constatera qu'avec les paliers de tiges et les serregarnitures solidaires de la présente invention, le fonctionnement correct de l'actionneur et l'intégrité des joints d'étanchéi- té de ce dernier dépendent moins de tolérances de jeu et d'excentricité strictes. La réduction du nombre de pièces constitutives séparées qui est inhérente à la présente invention, permet également d'accroître les économies de structure et de faciliter davantage l'assemblage des actionneurs. L'alignement entre la tige de piston et le cylindre est également amélioré, prolongeant ainsi par la même occasion la durée de vie des joints d'étanchéité. Bien que l'on ait décrit et illustré une forme de réalisation particulière de la présente in- vention, on comprendra que diverses modifications apparaîtront d'ellesmêmes à l'homme de métier à la lecture de la description ci-dessus et il est entendu que les revendications ci-après couvrent ces modifi- cations dans la mesure o elles rentrent dans le ca- dre et l'esprit réel de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Actionneur perfectionné comprenant un cylindre (15) et une tige de sortie (25) disposée pour coulisser à l'intérieur de ce dernier, carac- térisé en ce que: ce cylindre (15) est pourvu d'un serre-garniture solidaire (80) comprenant un plat d'appui (85) pour la tige de sortie; ce plat (85) étant revêtu d'au moins une couche (90) d'une matière antifriction pour paliers conçue pour assurer un contact glissant avec une surface ex- térieure de la tige de sortie (25); et le plat ainsi revêtu (85) constituant un palier solidaire pour le support radial de la tige de sortie (25) par le serre-garniture de cylindre solidaire (80). 2. Actionneur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la matière pour paliers est une matière inusable. 3. Actionneur perfectionné comprenant un cylindre (15) et une tige de sortie (25) disposée pour coulisser à l'intérieur de ce dernier, carac- térisé en ce que: ce cylindre (15) est pourvu d'un serre-garniture solidaire (80) dans lequel est formée au moins une gorge (40), cette dernière étant conçue pour suppor- ter une bague d'étanchéité (45) et définissant, en partie, un plat adjacent (85); ce plat (85) étant revêtu d'au moins une couche (90) d'une matière pour paliers s'écoulant à froid et conçue pour assurer un contact glissant avec une surface extérieure de la tige de sortie (25); et le plat ainsi revêtu (85) constituant un palier de cylindre solidaire pour le support radial de la tige de sortie (25) par le serre-garniture de cylin- dre solidaire (80). 4. Actionneur selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que la matière pour paliers con- tient au moins un métal choisi parmi le groupe compre- nant l'étain, l'indium, le plomb, le cuivre et l'ar- gent ou une combinaison de ces métaux. 5. Actionneur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la matière pour paliers comprend une couche extérieure de cuivre (95) appliquée sur le plat (85) et une couche intérieure concentrique d'ar- gent (90) appliquée sur la couche de cuivre. 6. Actionneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche de cuivre (95) a une épaisseur d'environ 0,127 mm. 7. Actionneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche d'argent (90) a une épaisseur d'environ 0,0254 mm. 8. Actionneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les couches de cuivre et d'ar- gent (95,90) sont appliquées sur le plat du cylindre par dépôt électrolytique. 9. Actionneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les couches de cuivre et d'ar- gent (95,90) sont appliquées sur le plat du cylindre par dépôt à la vapeur. 10. Actionneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les couches de cuivre et d'ar- gent (95,90) sont appliquées sur le plat du cylindre par pulvérisation à la flamme.