Brevet FR2560302A1 — publié le 19850830

VERIN A PISTON ET CYLINDRE L'invention concerne un vérin à piston et cylindre notamment actionné par l'air comprimé, comprenant un piston guidé en mouvement alternatif dans la direction axiale dans un cylindre fermé à ses extrémités par des fondsde cylindre ou culasses, ce piston étant monté sur une tige de piston qui traverse le premier fond de cylindre et émerge à l'exté- rieur de celui-ci, et dans lequel il est prévu une butée qui limite la course d'extension et coopère avec une contre- butée formée par l'équipage mobile comprenant le piston et la tige de piston, et la longueur émergente maximum de la tige de piston est réglable. Dans le cas de dispositifs de ce genre qui sont déjà connus, une pièce reliée à la tige de piston, à l'exté- rieur du premier fond de cylindre, vient s'arrêter en quali- té de contre-butée contre la butée formée par le fond de cy- lindre, à une distance voulue et qui est réglable dans la direction axiale pour faire varier la longueur émergente maximum de la tige de piston. Toutefois, les vérins àpiston et cylindre de ce genre sont fréquemment utilisés dans des conditions de place réduites, par exemple dans une machine qui produit ou usine des pièces, de sorte que le dispositif de butée qui accroit l'encombrement du vérin à piston et cylindre, peut être gênant. Par ailleurs, pour ce dispositif, il existe un risque d'encrassage et, en raison de l'attaque exentrée de la butée sur la tige de piston, il peut se pro- duire de phénomènes d'usure après des temps de service rela- tivement courts. Du reste, le dispositif de butée qui doit nécessairement comporter également une glissière de réglage, accroit le prix de revient du vérin. Le but de l'invention est donc de créer un vérin à piston et cylindre du genre précité qui soit plus résis- tant à l'usure et d'une construction moins emcombrante, en même temps qu'elle vise à r6duire dans toute la mesure pos- sible les coûts de fabrication. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que l'équipage mobile présente un perçage axial compre- nant une région de petit diamètre dirigée vers le deuxième fond de cylindre et une région de grand diamètre qui y fait suite et s'y raccorde par un épaulement radial formant la contre-butée etpar le fait que la butée qui limite la course d'extension et qui coopère avec l'épaulement radial est for- mée par une saillie radiale réglable en translation axiale, qui est agencée au moins avec jeu de glissement, dans la région de grand diamètre du perçage axial, et est montée sur une tige de butée qui est elle-même fixée au deuxième fond de cylindre, pénètre par ce côté dans le perçage axial, tra- verse, égalementau moinsavecunjeudeglissement, la région de petit diamètre de ce perçage axial et se prolonge jusque dans la région de grand diamètre du perçage axial, o elle porte la saillie radiale. La butée est donc montée, non plus à l'extérieur du vérin mais à l'intérieur de ce vérin, de sorte que le volume d'encombrement de ce dernier n'est pas modifié par le dispositif de butée: En même temps, le dispo- sitif de butée est protégé contre l'encrassage. Par ailleurs, on obtient un appui centré de la contre-butée sur la butée, de sorte que l'on supprime les couples de basculement et qu' on réduit l'usure. Des exemples de réalisation de l'invention ainsi que des formes de réalisation avantageuses sont décrits ci-après en référence au dessin annexé sur lequel: Figure i représente un vérin à piston et cylindre en coupe longitudinale; Figure 2 représente la tige de piston du vérin de figure 1 isolément; Figure 3 représente également isolément la tige de butée du vérin selon figure 1. Le vérin à piston et cylindre représenté comprend un cylindre (1) qui est fermé à chacune de ses deux extré- mités axiales par un fond de cylindre (2 ou 3). Dans le cy- lindre (1) est guidé en translation axiale alternative un piston (4) qui divise le volume intérieur du cylindre (1) en deux chambres partielles. Sur la figure 1, le piston (4) se trouve dans sa position extrême ou de fin de course qui 256030Z est à l'opposé du premier fond de cylindre (2), dessiné à droite, c'est-àdire que la chambre partielle (5) qui est dirigée vers le premier fond de cylindre (2) présente ici sont volume maximum. Sur la région centrale de sa périphérie, le piston (4) présente une bague de guidage (6) qui est repoussée radialement de l'intérieur vers l'extérieur par une bague (7) logée dans une gorge de piston, et faite d'une matière possédant des propriétés élastiques analogues à cel- les du caoutchouc, la bague (6) étant faite d'une matière appropriée pour assurer un guidage du piston à la fois de bonne qualité et résistant à l'usure. De part et d'autre de la bague de guidage (6), le oiston (4) présente en outre, sur sa périphérie, un joint annulaire (8) ou (9), également encastré dans une gorge du piston et qui est appuyé contre la surface interne du cylin- dre par une lèvre d'étanchéité qui fait saillie axialement vers le fond de cylindre qui lui correspond. Le piston (4) est monté sur une tige de piston (10) qui est représentée séparément sur la figure 2. A cet effet, dans l'exemple de réalisation, le piston (4) présente un perçage de piston traversant (11) à travers lequel est emmanchée la région terminale (12) cô-té piston de la tige de piston (10). Sur le côté du piston (4) qui est dirigée vers le fond de cylindre (2), est disposé un premier piston d'amortisseur (13) qui entoure la tige de piston (10) à la façon d'un manchon et possède, à son extrémité côté piston, un cordon annulaire (14) qui fait saillie radialement vers l'intérieur et par lequel elle est fixée dans la direction axiale. A cet effet, dans l'exemple de réalisation représen- té, la tige de piston est de configuration épaulée en ce sens que la région terminale (12) qui porte le piston (4) est réalisée avec un plus petit diamètre de sorte que, sur la tige de piston (10), il se forme un épaulement (15) der- rière lequel est engagé le cordon annulaire (14), et contre lequel ce cordon est maintenu par le piston (4). Entre la région d'extrémité (12) et l'épaulement (15), est encore prévu un segment intermédiaire (16) de diamètre moyen, de la tige de piston, et dont la dimension axiale correspond à l'épaisseur de paroi du cordon annulaire (14), et contre lequel le piston (4) est appuyé, ce qui évite que le cordon annulaire (14) ne soit trop fortement écrasé au moment du montage. Sur l'autre côté du piston (4), c'est-à-dire sur le côté dirigé vers le deuxième fond de cylindre (3), est prévu un piston d'amortisseur correspondant (17) qui entoure à la façon d'un manchon une douille (18) qui est vissée sur l'extrémité de la tige de piston (10), munie d'un filetage extérieur, et qui bloque l'ensemble piston, y compris les deux pistons d'amortisseurs sur la tige de piston. Selon la présente invention, le piston peut égale- ment être fixé à la tige de piston d'une autre façon, par exemple par vissage ou par formation en une seule pièce. Par ailleurs, dans des exemples de réalisation non représentés, les pistons d'amortisseurs et les chambres d'amortissement correspondantes, qui sont décrites plus complètement dans la suite, peuvent être supprimés. La tige de piston (10) traverse le premier fond de cylindre (2) qui est dirigé vers cette tige et émerge de ce fond. Pour le guidage de la tige de piston dans le premier fond de cylindre (2), il est prévu uen douille de guidage (20). Un bague d'étanchéité (21) qui est appuyée à joint étanche sur la surface périphérique de la tige de piston fait suite à cette douille vers l'extérieur. A chaque piston d'amortisseur (13) ou (17), est associée une chambre d'amortisseur (22) ou (23) respective- ment prévue dans le fond de cylindre (2) ou (3), qui est dirigé vers ce piston, le diamètre extérieur de cette cham- bre étant légèrement plus grand que la diamètre du piston d'amortisseur. Dans la paroi de chaque chambre d'amortis- seur, est usinée une gorge (24) ou (25) respectivement, dans laquelle est encastrée une bague d'étanchéité (26) ou (27) respectivement présentant une double lèvre qui est dirigée vers le piston. Finalement, chaque fond de cylindre (2) ou (3) respectivement, est encore muni d'un raccord (28) qui, dans l'exemple de réalisation représenté, est relié au volume intérieur du cylindre par l'intermédiaire de la chambre d'amortisseur (22) ou (23) respectivement et sert à l'arri- vée ou au départ du fluide sous pression. Pour commander une course d'extension de la tige de piston, on envoie un fluide sous pression, de l'air com- primé dans l'exemple de réalisation représenté, au raccord (29). Ce fluide circule dans la chambre d'amortisseur (23) le long de la périphérie extérieure du piston d'amortisseur (17) qui se trouve dans cette chambre et parvient à la bague d'étanchéité (27) qui est appuyée sur la surface périphéri- que du piston d'amortisseur par sa lèvre intérieure. Selon la constitution de cette bague d'étanchéité (27), l'air comprimé circule entre la périphérie du piston d'amortisseur et la lèvreinférieure et/ou entre la lèvre extérieure et la paroi de la gorge (25), la lèvre correspondante cédant alors élas- tiquement. L'air comprimé sollicite ensuite le piston (4) et le pousse, vers la droite dans l'exemple de réalisation représenté, la tige de piston (10) fixée au piston étant alors entraînée avec le piston. Dans ce mouvement du piston, l'air comprimé contenu dans la chambre partielle (5) est expulsé en passant par la chambre d'amortisseur (22) du fond de cylindre (2), qui est traversé par la tige de piston et, de là, à travers le raccord (28). Avant que la course d'ex- tension ne soit terminée, le piston d'amortisseur (13) pénè- tre dans la chambre d'amortisseur (22) du fond de cylindre (2), la lèvre intérieure s'appliquant alors contre la péri- phérie de ce piston d'amortisseur (13), de sorte que la dé- charge de l'air de la chambre partielle (5) du cylindre est gênée et qu'on obtient un effet d'amortissement qui amortit l'arrivée à la position de fin de course. Pour l'exécution de la course de retour, le raccord(28) est commuté de la dé- charge sur l'arrivée d'air comprimé et le raccord (29) de l'arrivée d'air comprimé sur la décharge, après quoi les opérations décrites plus haut se déroulent dans le sens inverse. Tout ceci est connu en principe, de même que le fait que l'équipage mobile comprenant le piston et la tige de piston forme une contre-butée à laquelle on associe une butée qui limite la course d'extension, la longueur émergen- te maximum de la tige de piston, c'est-à-dire la longueur de cette tige qui émerge du fond de cylindre correspondant étant réglable. Dans le vérin à piston et cylindre selon l'inven- tion, cette butée se trouve à l'intérieur dé ce vérin. A cet effet, l'équipage mobile composé du piston (4) et de la tige de piston (10), plus précisément, la tige de piston (10) dans l'exemple de réalisation considéré, dans lequel le piston (4) est monté sur la périphérie extérieure de la tige de piston (10), présente un perçage axial (30). Ce perçage présente une région (36) de petit diamètre dirigée vers le deuxième fond de cylindre (3), ainsi qu'une région (34) de grand diamètre qui se raccorde à la première par l'intermédiaire d'un épaulement radial (35) qui forme la contre-butée. La butée qui limite la course d'extension et qui est associée à l'épaulement radial (35) est formée par une saillie radiale (31) réglable en position axiale, qui est logée au moins avec jeu de glissement dans la région de grand diamètre du perçage axial (30), et est montée sur une tige de butée (32). La tige de butée (32) est tenue dans le deuxième fond de cylindre (3) et, à partir de ce c8té, elle pénètre dans le perçage axial (30) qui débouche libre- ment. Elle traverse la région (36) de petit diamètre du per- çage axial (30), également au moins avec jeu de glissement et se prolonge jusque dans la région (34) de grand diamètre du perçage axial (30), o elle porte la saillie radiale (31) qui, dans la direction axiale, fait face à l'épaulement ra- dial (35). On peut également voir sur le dessin que, dans l'exemple de réalisation, la tige de butée (32) traverse également la douille (18) qui porte le piston d'amortisseur (17) entre le deuxième fond de cylindre (3) et l'extrémité de la tige de piston, cette douille portant un joint (33) qui glisse sur la tige de butée. Dans le fonctionnement du vérin, la tige de butée (32) munie de sa saillie radiale (31) est immobile et le piston (4), éventuellement équipé de son piston d'amortisseur, ainsi que la tige de piston (10), c'est-à-dire l'équipage mobile formé de ces éléments, coulisse alternativement le long de la tige de butée. Il est immédiatement visible que, lors de l'exten- sion de la tige de piston (4), l'épaulement radial (35) du perçage axial s'approche de la saillie radial (31) de la ti- ge de piston et qu' à la fin de sa course d'extension, il bute contre cette saillie de sorte qu'on obtient une limita- tion de course intégrée dans la tige de piston. Cette limi- tation de course est réglable et, pour cela, ainsi qu'on le décrira encore en détail dans la suite, on peut disposer la saillie radiale (31) de façon réglable dans la direction axiale sur la tige de butée (32) et/ou fixer l'ensemble de la tige de butée (32) et de la saillie radiale (31) dans le deuxième fond de cylindre (3) d'une façon qui permet de le régler dans la direction axiale de l'extérieur. Il va de soi que la région (34) de grand diamètre du perçage axial (30) de la tige de piston possède une lon- gueur qui correspond au moins à la longueur de réglage dési- rée. La région (34) de grand diamètre s'étend avantageuse- ment jusqu'à l'extrémité libre de la tige de piston et dé- bouche à cet endroit et, de sorte que la tige de piston est creuse sur toute sa longueur. Au cours du montage, on peut enfiler la tige de butée (32) portant la saillie radiale (31) à travers la tige de piston, en partant de l'extrémité libre de cette tige de piston et, ensuite, la fixer au deuxième fond de cylindre (3). Si l'on veut agencer lasaillie radiale (31) régla- ble en translation axiale sur la tige de butée (32), on peut obtenir ce résultat très facilement par le fait que la sail- lie radiale (31) est formée par un écrou de butée à filetage intérieur, qui est vissé sur une partie (33) de la tige de butée (32) qui est filetée extérieurement et qui s'étend au moins sur la longueur de réglage désirée à partir de l'extrémité de la tige, cet écrou étant arrêté dans la posi- tion axiale considérée, par exemple au moyen d'un contre- écrou (37). Pour pouvoir modifier ou régler la position axiale de la saillie radiale (31), la tige de butée (32) peut être extraite du perçage axial (30), ce qui peut s'ef- fecteur, comme on l'a représenté, en passant à travers l'ex- trémité libre de la tige de piston et, par ailleurs, à cet effet, cette tige est fixée de façon amovible sur le deuxiè- me fond de cylindre (3). Le déplacement ou le réglage de la saillie radiale (31) se produit donc à l'extérieur du vérin. Pour fixer la tige de butée (32) au deuxième fond de cylindre (3) de manière qu'elle puisse être réglée de l'extérieur, il est prévu dans l'exemple de réalisation con- sidéré que la région d'extrémité (38) de la tige de butée (32) qui est dirigée vers le deuxième fond de cylindre (3) est une région filetée extérieurement qui est vissée à tra- vers un perçage (39) fileté intérieurement prévu dans le deuxième fond de cylindre (3), et qu'on peut faire tourner en agissant de l'extérieur. Grâce à cette possiblité de ro- tation en agissant de l'extérieur, on obtient dans l'exemple de réalisation représenté, la possiblité supplémentaire de déplacer axialement la tige de butée (32) conjointement avec la saillie radiale (31) puisque, lorsqu'on la fait tourner, la tige de butée se visse dans le vérin ou s'en dévisse. Dans ce cas, il peut être prévu en outre que l'on procède au réglage grossier de la longueur émergente maxi- mum de la tige de piston ou de la longueur de la course d'extension au moyen de la saillie radiale (31) montée ré- glable en translation axiale sur la tige de butée (32) et que, ensuite, dans le cas o la tige de butée est enfilée dans la tige de piston et passée, vissée dans l'exemple de réalisation représenté, à travers le fond de cylindre (3), on obtient un réglage fin de la position de butée, c'est- à-dire de la saillie radiale (31), à l'intérieur du perça- ge axial en déplaçant la tige de butée dans la direction axiale en agissant de l'extérieur. La rotation de la tige de butée peut s'effectuer à la main, par exemple au moyen d'un tournevis (sur le des- sin, on a représenté une fente de yis correspondante à l'ex- trémité de la tige de butée. En remplacement, il peut être prévu pour le déplacement axial de la tige de butée, un servo-moteur, non représenté sur le dessin, qui est associé la région d'extrémité de la tige de butée (32) qui est tenue dans le deuxième fond de cylindre (3). Il va de soi que, en principe, il n'est pas néces- saire de disposer des deux possibilités de réglage et que, dans l'exemple de réalisation représenté, les réglages de course de petite amplitude sont effectués, non pas par vissage ou dévissage de l'écrou de butée, mais par vissage ou dévissage de la tige de butée dans le fond de cylindre (3).- Le perçage (39) fileté intérieurement qui est mé- nagé dans le fond de cylindre (3) est formé dans l'exemple de réalisation considéré par une bague rapportée (40) qui, par ailleurs, porte un filetage extérieur au moyen duquel elle est vissée dans le fond de cylindre (3) proprement dite. La tige de butée (32) est encore arrêtée au moyen d'un écrou de fixation (42) vissé sur la région à filetage inté- rieur (38) de la tige de butée et qui s'appuie de l'exté- rieur contre le fond de cylindre (3) ou contre une rondelle (41) ou pièce équivalente interposée. Ici, l'étanchéité est assurée par des bagues d'étanchéité (43, 44) dont la bague d'étanchéité (43) est montée extérieurement sur le fond de cylindre (3) autour de la bague rapportée (40), de sorte que la rondelle (41) est pressée contre cette bague. L'autre bague d'étanchéité (44) se trouve à l'extérieur, autour de la tige de butée, à l'intérieur de la rondelle (41), de sorte que l'écrou de fixation (42) s'appuie contre cette bague. Dans chaque cas, il est avantageux que, dans le cas représenté, l'épaulement radial (35) et la saillie ra- diale (31) présentent la configuration de bagues, de sorte qu'on obtient un comportement de butée possédant une symétrie de révolution et une grande surface de portée. Finalement, il convient encore de mentionner que l'extrémité libre de la tige de piston qui émerge de l'exté- rieur du fond de cylindre (2) est munie d'un filetage exté- rieur (45) à l'aide duquel on peut fixer à cette tige de piston un élément qu'il s'agit d'entraîner. REVENDICATIONS 1- Vérin à piston et cylindre, notamment mu par l'air comprimé, comprenant un piston guidé mobile en trans- lation axiale alternative dans un cylindre fermé à ses extrémités par des fonds de cylindre ou culasses, ce piston étant monté sur une tige de piston qui traverse le premier fond de cylindre et émerge à l'extérieur de celui-ci, et dans lequel il est prévu une butée qui limite la course d'extension et coopère avec une contre-butée formée par l'é- quipage mobile comprenant le piston et la tige de piston, et la longueur émergente maximum de la tige de piston est réglable, caractérisé en ce que l'équipage mobile (4, 10) présente un perçage axial (30) comprenant une région de pe- tit diamètre dirigée vers le deuxième fond de cylindre (3) et une région (34) de grand diamètre, qui y fait suite et s'y raccorde par un épaulement radial (35) qui forme la contre-butée, et en ce que la butée qui limite la course d' extension et qui coopère avec l'épaulement radial (35) est formée par une saillie radiale (31) réglable en translation axiale, qui est agencée, au moins avec jeu de glissement, dans la région de grand diamètre (34) du perçage axial, et est montée sur une tige de butée (32) qui est elle-même fixée au deuxième fond de cylindre (3), pénètre par ce côté dans le perçage axial (30), traverse entièrement, également au moins avec jeu de glissement, la région (36) de petit diamètre de ce persage axial et se prolonge jusque dans la région (34) de grand diamètre du persage axial (30), o elle porte la saillie radiale (31). 2- Vérin à piston et cylindre selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'épaulement radial (35) et la saillie radiale (31) présentent la forme de bagues. 3- Vérin à piston et cylindre selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la région de grand diamètre (34) du persage axial (30) se prolonge jus- qu'à l'extrémité libre de la tige de piston (10) et débouche au niveau de cette extrémité. 4- Vérin à piston et cylindre selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la sail- lie radiale (31) est montée sur la tige de butée (32) de façon à être réglable dans la direction axiale. - Vérin à piston et cylindre selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce que, dans le cas d'une butée agen- cée dans la tige de piston (10), la saillie radiale (31) est formée par un écrou de butée qui est vissée sur une partie filetée extérieurement (36) de la tige de butée (32) qui s'étend au moins sur toute la longueur de réglage désirée et est arrêté dans la position axiale voulue, par exemple, au moyen d'un contre-écrou (37). 6- Vérin à piston et cylindre selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la tige de butée (32) peut être extraite de la tige de piston (10) pour le réglage de la position axiale de l'écrou de butée et, à cet effet, est fixée de façon amovible à l'autre fond de cylin- dre (3). 7- Vérin à piston et cylindre selon l'une quelcon- que des revendications i à 6, caractérisé en ce que la tige de butée (32) est montée dans le deuxième fond de cylindre (3) de façon à pouvoir être réglée dans la direction axiale en agissant de l'extérieur. 8- Vérin à piston et cylindre selon la revendica- tion 7, caractérisé en ce que la région d'extrémité de la tige de butée (32) qui est dirigée vers le deuxième fond de cylindre (3) est une région filetée extérieurement (38), qui est vissée à travers un perçage fileté intérieurement (39) prévu dans le deuxième fond de cylindre (3) et que l'on peut faire tourner de l'extérieur. 9- Vérin à piston et cylindre selon la revendica- tion 8, caractérisé en ce que la tige de butée (32) est ar- rêtée au moyen d'un écrou de fixation (42) vissé sur la ré- gion filetée extérieurement (38), et qui est appliqué de l'extérieur contre le deuxième fond de cylindre (3) ou contre une rondelle ou pièce équivalente (41) interposée. - Vérin à piston et cylindre selon l'une quelcon- que des revendications 7 à9, caractérisé en ce qu'à la région d'extrémité de la tige de butée (32) qui est tenue par le deuxième fond de cylindre (3), est associé un servo-moteur servant au réglage axial de la tige de butée. 11- Vérin à piston et cylindre selon l'une quel- conque des revendications 4 à6 et l'une quelconque des re- vendications 7 à 10, caractérisé en ce que, pour le réglage approché de la longueur émergente maximum de la tige de pis- ton (10), la saillie radiale (31) est montée mobile en translation axiale sur la tige de butée (32) et en ce que, pour le réglage fin de la longueur émergente maximum de la tige de piston (10), la tige de butée (32) est montée dans le deuxième fond de cylindre (3) de manière à pouvoir être déplacée axialement en agissant de l'extérieur.