Brevet FR2568955A1 — publié le 19860214

L'invention concerne un vérin à piston sans tige dont le piston, mobile axialement, porte un élément de transmission de force sortant de la paroi du vérin par une fente longitudinale, une bande d'étanchéité flexible fermant la fente et pouvant être abaissée sous l'élément de transmission de force. On connait un vérin à piston sans tige du type mentionné cidessus qui est décrit dans le document DE-PS 21 62 572. Ce vérin comporte une bande d'étanchéité en acier magnétique. Le long du vérin, sont disposés des aimants qui retiennent la bande dans une rainure de la fente et qui doivent éviter un affaissement celle-ci à l'intérieur du tube du vérin. Du fait qu'on utilise des aimants, cette forme de réalisation connue est coûteuse et, de plus, elle n'est pas satisfaisante car la fente n'est pas recouverte vers l'extérieur et n'est donc pas protégée contre l'entrée de poussières ou autres. On connaît aussi un vérin à piston sans tige qui est décrit dans le document DE-PS 31 24 878 et dans lequel on utilise deux bandes d'étanchéité en matériau élastomère, l'une à l'intérieur et l'autre à l'extérieur. La bande intérieure a une pièce longitudinale à profil en forme de coin et la bande extérieure présente une rainure longitudinale, avec également un profil en forme de coin, les sur- faces de la rainure étant associées aux surfaces correspondantes de la pièce. La pièce est, en fonction du mouvement du piston, sortie d'un c8té de la rainure et réinsérée dans celle-ci de l'autre côté, si bien que les surfaces en coin de la pièce coopèrent avec celles de la rainure d'une manière amovible. Cette réalisation de la bande d'étanchéité offre une étanchéité de l'extérieur et la bande inté- rieure est maintenue par la bande extérieure qui l'empêche de tomber dans la chambre du vérin. Mais il est malgré tout nécessaire d'avoir deux bandes qui doivent constamment s'accrocher l'une à l'autre et se décrocher l'une de l'autre. Comme les deux bandes sont en matière plastique élastique, la fixation et la stabilité sont relativement faibles. Un objet de l'invention consiste à éviter ces inconvénients. Un autre objet consiste à prévoir un vérin à piston sans tige et, en particulier, une bande d'étanchéité pour ce vérin, qui, d'une structure simple, peut fermer la fente longitudinale du vérin de l'intérieur et de l'extérieur et qui, de plus, est maintenue solide- ment dans la fente, même sans pression dans le vérin. Suivant l'invention, ce résultat est atteint en prévoyant sur la bande d'étanchéité des bourrelets longitudinaux sur sa face exter- ne, les bourrelets étant fixés amovibles sur les bords de la fente du vérin. Les bourrelets peuvent être accrochés aux bords de la fente, soit à l'extérieur, soit dans des gorges des parois latérales de celle-ci. Dans une autre forme de réalisation, la section de la fente s'élargit vers l'extérieur et les bourrelets ensemble ont aussi une forme s'élargissant vers l'extérieur, les bourrelets reposant sur les parois latérales obliques de la fente. La lèvre d'étanchéité de la bande a une section trapézoïdale adéquate avec la petite base vers l'extérieur et les bourrelets peuvent être directement solidaires de la lèvre. De préférence, la bande d'étanchéité en matière plastique élas- tique est renforcée par une bande d'acier qui est enrobée, au moins partiellement, dans la bande en matière plastique. Dans une autre forme de réalisation, la bande d'acier est fixée sous la face intérieure de la bande, par exemple par vulcanisation. L'élément de transmission de force est pourvu, à ses deux extrémités, d'une butée d'écartement adéquate pour écarter les deux bords de la bande d'étanchéité, et de rampes obliques pour rapprocher les bords de la bande avant qu'elle n'entre dans la fente. Le vérin a, de préférence, des deux c8tés de sa fente, des rainures de guidage dans lesquelles s'accroche l'élément de transmis- sion de force. A titre d'exemple; des formes de réalisation de l'invention vont être maintenant décrites en relation avec les dessins, parmi lesquels: la Fig. 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un vérin à piston sans tige, la Fig. 2 est une vue schématique de l'abaissement de la bande d'étanchéité par l'élément de transmission de force, la Fig. 3 est une vue schématique en plan de l'élément de transmission de force et de la bande d'étanchéité, 256895S la Fig. 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la Fig. 3, la Fig. 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la Fig. 3, la Fig. 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la Fig. 3, la Fig. 7 est une vue en coupe selon la ligne VII-VII de la Fig. S3, les Figs. 8 à Il sont des vues schématiques en coupe d'autres formes de réalisation de bandes d'étanchétié, la Fig, 12 est une vue en coupe du vérin fixé sur un support, et la Fig 13 est une vue, toujours en coupe, de moyens de guidage de l'élément de transmission de force sur le corps du vérin. Le vérin sans tige à fluide sous pression 10 montré à la Fig. 1 comporte un tube cylindrique 12 avec une chambre intérieure dans laquelle se déplace axialement un piston 14. Le piston 14 se compose de deux têtes de piston 16 qui sont reliées par une entretoise 18. Le cylindre 12 est fermé à ses deux extrémités par des bouchons et, dans chacun des bouchons 20, est prévu un passage pour l'entrée et la sortie d'un fluide sous pression. Le tube 12 comporte une fente longitudinale 24 qui est fermée par une bande d'étanchéité flexible 26 fixée, à chacune de ses extrémités, par une attache 28 à un bouchon 20. A l'entretoise 18 du piston 14 est fixé, au moyen de vis par exemple, un élément de transmission de force 32 qui sort avec uton jeu latéral par la fente 24 et auquel peut être fixé un appareil, non montré, entraîné par le vérin 10. Comme le montrent la Fig. 1 et, à plus grande échelle, la Fig. 2, dans le voisinage de l'élément 32, la bande d'étanchéité 26 est repoussée vers l'intérieur par celui-cio Comme le montre la Fig. 1, dans la région située entre les têtes de piston, la bande 26 quitte la fente 24, alors que dans les régions respectivement situées entre les bouchons 20 et les t8tes de piston 16, elle est maintenue dans la fente longitudinale 24 et, dans ces régions, elle est poussée par les t8tes de piston ou leurs garnitures d'étanchéité 30 suivant les mouvements de va-et-vient du piston, comme on va le décrire. La Fig. 2 montre, à plus grande échelle et en coupe partielle, l'élément de transmission de force 32, avec la bande d'étanchéité 26 qui est abaissée vers l'intérieur par celui-ci. A la Fig. 2, des -têtes de piston, on n'a montré que les garnitures correspondantes 30 et il apparait également que la bande d'étanchéité 26 se trouve dans la fente 24 des extrémités jusqu'au voisinage des garnitures 30, tandis qu'entre les garnitures 30, elle passe entre un curseur 46 de l'élément 32 et l'entretoise 18 du piston 14 si bien que, dans cette région, elle sort de la fente 24. L'élément 32 est pourvu d'une plaque de guidage 34 qui peut ne faire qu'une seule pièce avec lui ou lui être fixée. Cette plaque 34 est montrée schématiquement en plan à la Fig. 3 avec, en outre, la bande 26. La Fig. 4 montre la bande 26 en coupe suivant la ligne IV-IV de la Fig. 3, c'est-à-dire dans une position o la bande se trouve complètement dans la fente longitudinale 24 du tube 12 du vérin. A la Fig. 4, la bande 26 se compose d'une lèvre d'étanchéité proprement dite 42 qui, en coupe, a pratiquement la forme d'un trapèze dont la grande base se trouve vers l'intérieur du tube 12 et la petite base vers l'extérieur. La lèvre trapézoïdale 42 se loge dans une rainure de forme trapézoïdale correspondante 78 du tube 12, cette rainure 78 faisant partie de la fente 24. A la lèvre 42 se rattachent deux barrettes ou nervures longitudinales 44 dirigées vers 1l'extérieur et prolongées par des bourrelets longitudinaux 40 qui, dans l'exemple de réalisation de la Fig. 4, recouvrent transversa- lement la surface externe 80 du tube 12. La bande 26 est en un matériau élastique flexible et les nervures 44 s'écartent obliquement de l'intérieur vers l'extérieur, d'une manière adéquate, si bien qu'il y a entre elles un espace 48 à profil en V. Les bourrelets 40 sont maintenus autant par leurs formes et celles des nervures 44 que par l'élasticité du matériau de la bande 26 dans la position montrée à la Fig. 4, position dans laquelle la fente est bouchée, à l'intérieur, par la lèvre 42 et, à l'extérieur, par les bourrelets 40. La lèvre 42 est maintenue en position dans la rainure 78 du tube 12 par les bourrelets 40 et elle est, en outre, pressée contre celle-ci par la pression du fluide dans la chambre sous pression 82 du vérin 10. M8me quand la chambre 82 n'est pas sous pression, la bande 26 est maintenue d'une manière fiable par les bourrelets 40 dans la fente longitudinale du tube 12. Un affaissement ou une chute de la bande dans la chambre intérieure du vérin est donc évitée. La surface intérieure, non montrée d'une manière précise, de la lèvre d'étanchéité 42 peut 8tre adaptée à la forme de la section de la paroi interne du tube 12, mais, comme le montre la Fig. 4, elle est plate de préférence, de manière à être un peu déformée par le passage des têtes de piston circulaires 16 et à être poussée plus fortement dans la rainure 78, par conséquent. Comme le montre encore la Fig. 4, la bande 26 est, de préfé- rence, pourvue d'un renfort sous la forme d'une bande d'acier flexible 36 qui, dans l'exemple de réalisation de la Fig. 4 ainsi que dans ceux des Figs. 8 et 9, est insérée, par exemple par vulcani- sation, dans la bande d'étanchéité 26, de manière que du c8té externe, une partie superficielle en forme de ruban de la bande d'acier 36 reste libre et n'est pas recouverte par la bande d'étan- chéité 26, pour une raison qui va être décrite. La stabilité de la bande d'étanchéité 26 est augmentée par la bande métallique 36. La Fig. 5 est une vue en coupe de la bande 26 suivant la ligne V-V de la Fig. 3. La bande 26 se trouve encore complètement dans la fente longitudinale du tube 12 et ses bourrelets 40 recouvrent la surface externe 80 du tube. Sur son côté externe, c'est-à-dire au dessus de ses bourrelets 40, la bande 26 est surmontée et recouverte par la plaque de guidage 34 qui, sur sa surface inférieure tournée vers la surface externe 80 du tube 12, présente une rainure axiale 50 de chaque c8té de l'élément de transmission de force 32 A hauteur des garnitures 30, comme le montre en particulier la Fig. 2, de chaque c8té de l'élément 32, sont respectivement prévues des butées d'écartement 38 qui sont fixées pendantes sous la plaque de guidage 34, dans la rainure 50, et passent entre les nervures 44 de la bande 26, comme le montre la Fig. 5. Les parois latérales 84 de la rainure sont, comme le montre la Fig. 3, des rampes 52, obliques vers l'intérieur, au moyen desquelles la largeur de la rainure 50 est réduite jusqu'à la largeur de la fente 24, au moins. Les bourrelets 40 de la bande d'étanchéité 26 sont poussés l'un vers l'autre par les rampes 52 si bien qu'ils entrent dans la fente 24 et que la bande d'étanchéité 26 peut, dans la région de l'élément de transmission de force 32, se déplacer vers le bas dans la fente 24 en étant guidée par l'élément 32. A l'endroit o la bande 26 quitte l'élément 32, de chaque c8té de celui-ci, les nervures 44 de la bande sont écartées les butées d'écartement 38, si bien que les bourrelets recouvrent à nouveau la surface externe 80 du tube 12, et que, par conséquent, la bande revient dans la fente 24. La Fig. 6 est une vue en coupe du tube 12 suivant la ligne VI-VI de la Fig. 3. Dans cette position, comme on vient de l'expliquer, les bourrelets 40 de la bande ont été poussés l'un vers l'autre, puis introduits dans la fente 24 et le curseur 46 de l'élément 32 qui passe entre les nervures 44 de la bande entraîne celle-ci vers le bas de manière que la lèvre 42 sorte de la rainure 78. Pour avoir une bonne qualité de glissement, le curseur 46 glisse directement sur la bande d'acier 36 qui, comme on l'a mentionné, présente à cet effet sur sa face externe une surface libre, non enrobée par le matériau plastique de la bande d'étanchéité 26. La Fig. 7 est une vue en coupe du tube 12 suivant la ligne VII-VII de la Fig. 3. Ce plan de coupe passe par le plan médian de l'élément de transmission de force 32 et donc, par le point le plus bas de la bande d'étanchéité 26. Dans cette position, la bande d'étanchéité est complètement sortie de la fente 24 et de la rainure 78 et elle se trouve entre la curseur 46 et l'entretoise 18 du piston, un jeu suffisant étant prévu entre l'entretoise 18 et la bande 26, comme le montre par exemple la Fig. 2. Les bourreiets 40 sont maintenus rapprochés par des épau- lements 56 dont l'écartement est pratiquement égal à la largeur de la fente 24 et qui ne forment qu'une pièce avec les montants 54 de l'élément ou sont fixés à ceux-ci, les montants 54 étant fixes au moyen de vis sur l'entretoise 18 du piston 16 pour que la poussée du piston sur l'entretoise 18 et les montants 54 soit transmise à l'élément de transmission de force. Comme le montre la Fig. 7, la plaque de guidage 34 comporte encore, sur ses faces latérales, des rebords de guidage qui sont dirigés vers la surface externe 80 du tube 12 et accrochés directe- ment ou par l'intermédiaire de patins de guidage 60 à des rainures longitudinales formées dans le tube 12 si bien que, d'une part, l'élément 32 est guidé axialemenit sur le tube 12 et que, d'autre part, le tube 12 est maintenu avec la plaque de guidage 34, empochant tout élargissement de la fente 24. Les patins de guidage 60 se logent dans des rainures appropriées des rebords de guidage 58, ces rainures n'étant pas décrites plus en détail, et elles sont fixées amovibles par des vis qu'ont ne va pas décrire plus en détail non plus. Les Figs. 8 à ll montrent d'autres exemples de réalisation de la bande d'étanchéité. Dans l'exemple de la Fig. 8, les bourrelets 40 de la bande 26 se logent dans des'gorges longitudinales 66 qui sont formées dans les parois latérales 64 de la fente 24. Les bourrelets restent ainsi dans la fente 24 et ne s'accrochent pas sur la surface externe 80 du tube 12. Dans l'exemple de réalisation de la Fig. 9, ne sont pas prévus de véritables bourrelets, mais ceux-ci sont plut6t remplacés par les nervures 44 elles-mêmes qui sont des plaquettes obliques s'écartant l'une de l'autre vers le haut, Les nervures 44 reposent suir les parois latérales 64 de la fente 24, ces parois formant également un dièdre ouvert vers le haut, comme le montre la Fig. 9. Dans ce cas, les plaquettes 44 peuvent monter à fleur de la surface externe 80 du tube 12 ou 8tre un peu plus courtes. Dans ces deux exemples de réalisation, la bande d'acier compor- te une zone 86 à sa surface externe qui présente une surface libre de glisseffent, non enrobée dans la matière plastique de la bande d'étan- chéi-e sur laquelle glisse le curseur 46 de l'élément de trans- mizsion de force, comme on l'a expliqué plus haut. Dans l'exemple de réalisation de bande d'étanchéité de la Fig. 10, les bourrelets 40 se logent également dans des gorges 66 qui sont prévues dans les parois latérales 64 de la fente 240 La lèvre 42 dont la section a pratiquement la forme d'un trapèze se rétrécissant vers le ha;ut se transforme directement en bourrelets 40 à sa partie supézrieure o Contrairement aux exaemples de réalisation déjà décrits, la bande d'acier 36 nest pas enrobée dans la bande d'étanchéité, mais fixée sous sa face inférieure, par exemple par vulcanisation. La largeur de la bande d'acier 36 est un peu plus grande que celle de la lèvre d'étanchéité 42 et les bords de la bande d'acier débordant sur les o8tés de la lèvre et se logeant dans une rainure correspondante prévue dans le tube 12, si bien que la face inférieure de la bande 36 vient à fleur de la paroi interne du tube 12. L'étanchéité vis-à-vis de la pression interne, est assurse, pour l'essentiel, par la bande d'acier 36 (et la lèvre d'étanchéité 42), tandis que l'étanchéité vis-a-vis de la pollution de l'extérieur et le maintien de la bande d'étanchéité dans la rainure 24 sont assurées par les bourrelets 40 ancrés dans les gorges 66. Dans l'exemple de réalisation de bande d'étanchéité de la Fig. 11, la largeur de la bande d'acier 36 est plus petite que celle de la lèvre 42. La bande 36 est donc fixée par vulcanisation sous la face inférieure de la bande 26 et elle est entourée par la lèvre 42 sur sa face supérieure et sur ses côtés, alors que sa face inférieure est libre. Les garnitures du piston glissent complètement sur la bande 36 dans l'exemple de la Fig. 10 et pour l'essentiel dans celui de la Fig. 11. La Fig. 12 est une vue en coupe d'une moitié de tube de vérin 12 et de sa fixation à un support stable 74. Le tube 12 comporte, sur chacun de ses deux côtés, deux rainures de fixation. longitudinales 72 dans lesquelles sont logés des goujons appropriés 76 pour la fixation à un support 74 qui a, par exemple, un profil en U et enserre donc le tube 12 sur trois côtés. De cette manière on a un maintien particulièrement stable du vérin. Le fonctionnement général d'un vérin à piston sans tige est connu. Dans les exemples de réalisation décrits ci-dessus, on n'utili- se qu'une seule bande d'étanchéité en une seule pièce qui réalise l'étanchéité de la chambre sous pression 82 du vérin vers l'extérieur et garantit un maintien mécanique de la bande d'étanchéité dans la fente du tube du vArin. Ainsi, la fente est hermétique vis à vis des poussières ou impuretés pouvant venir de l'extérieur. Dans les exemples de réalisation des Figs. 4 à 7, au cours du mouvement de va-et-vient du piston -et donc de l'élément de trans- mission de force avec la plaque de guidage 34, la bande d'étanchéité est amenée vers le milieu dans la fente par les rampes 52 puis, après le passage de l'élément, ramenée vers l'extérieur par les butéec d'écartement correspondantes 33. La bande d'étanchéité sortant de l'élément de transmission de force est repoussée dans la fente par les têtes de piston 16 ou leurs garnitures 30, si bien que les bourrelets assurent à nouveau le collage de la bande d'étanchéité contré les parois latérales de la fente. Dans les exemples de réalisation de bande d'étanchéité des Figs. 8 à 11, les rampes ne sont plus nécessaires car les bourrelets de la bande se trouvent déjà à l'intérieur de la fente 24. Dans les exemples de réalisation des Figs. 8 et 9, on peut, le cas échéant, utiliser des butées d'écartement, alors que dans les exemples de réalisation des Figs. 10 et 11 ces butées ne sont pas nécessaires. L'élément de transmission de force 32, qui n'est montré que schématiquement à la Fig. 13, est pourvu de barrettes de guidage 160 qui sont logées et viennent en appui dans des cavités longitudinales ou axiales 168 de l'élément 32. Comme le montre la Fig. 13, les barrettes de guidage 160 s'accrochent dans des rainures longitudinales 162 qui sont formées sur le tube 12, de chaque coté de la fente 24. Chaque barrette 160 présente, sur le coté de l'extrémité qui fait face au fond de la rainure correspondante 162, une surface oblique 164 qui est tournée vers la fente 24 et qui coopère avec une surface oblique correspondante 166 de la rainure associée 162. Les surfaces obliques 164 et 166 sont tangentes l'une par rapport à l'autre. Chaque barrette 160 est poussée vers la rainure correspondante 162 par un ou plusieurs ressorts 170 qui sont logés dans la cavité correspondante 168. Comme les barrettes 160 ont leurs parois arrière bloquées par les parois internes correspondantes des cavités 168 et donc par l'élément 32, les surfaces obliques 164 des barrettes 160 sont constamment appliquées contre les parois obliques 166 des rainures 162 par les ressorts 1709 si bien qu'un guidage sans jeu de l'élément 32 sur le tube 12 se trouve garanti. En cas d'usure des surfaces obliques 164 et 166, les barrettes sont introduites un peu plus dans les rainures 162, si bien que les positions relatives des surfaces 164 sur les surfaces obliques 166 sont conservées d'une manière permanente. Etant donné la position permanente des surfaces obliques 164 des barrettes sur les surfaces obliques 166 des rainures 162, le tube de guidage 12 est également bloqué d'une manière permanente dans le sens transversal par les barrettes et donc, par l'élément de trans- mission de force 32 et on évite ainsi un élargissement du tube, au moins pour l'essentiel. Comme on l'a décrit, des deux c8tés de l'élément de trans- mission 32, est fixée une pièce ou une bande d'étanchéité 174, par exemple en feutre ou en matériau similaire, pour protéger les rainures et les barrettes de la poussière, ou pour assurer un nettoyage permanent. 1l REVENDICATIONS 1) Vérin à piston sans tige dont le piston, mobile axialement, porte un élément de transmission de force sortant de la paroi du vérin par une fente longitudinale, une bande d'étanchéité flexible fermant la fente des deux c8tés du piston et pouvant âtre abaissée sous l'élément de transmission de force, caractérisé en ce que la baide d'étanchéité (23) comporte des bourrelets longitudinaux (40) sur sa face externe, les bourrelets (40) étant fixés amovibles sur les bords de la fente (24) du vérino 2) Vérin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les bourrelets (40) sont accrochés aux bords externes de la fente (24)o 3) Vérin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les bourrelets (40) s'accrochent dans des gorges (66) des parois latéra- les (64) de la rente (24), 4) Vérin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la section de la fente (24) s'élargit obliquement vers l'extérieur, les bourrelets (40) étant formés de nervures (44,) s'écartant obliquement vers l'extérieur et reposant sur les parois latérales obliques (64) de.la fente (24) ) Vérin suivant l'une des revendication 1 à 4, caractérisé en ce que la lèvre d'étanchéité (42) de la bande (26) a une section trapézoldale adequate, avec la petite base vers l'extérieur. 6) Vérin suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les bourrelets (40) sont directement solidaires de la lèvre trapézoïdale (42)o 7) Vérin suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la bande d'étanchéité (26) en matière plastique élastique est renfscée par Une bande d'acier (36)o 8) Vérin suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la bande d'acier (36) est partiellement enrobée dans la bande dIétanchéi- té (26). 9) Vérin suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la bande d'acier (36) est fixée par vulcanisation sous la face interne de la bande d'étanchéité (26) ) Vérin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de transmission de force (32) est pourvu, à ses deux extrémités, de butées d'écartement (38) pour écarter les deux bords (40, 44> de la bande d'étanchéité (26). 11) Vérin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de transmission de force (32) est, à ses deux extrémités, pourvu de rampes obliques (52) pour rapprocher les bourrelets (40) de la bande (26) avant qu'elle n'entre dans la fente (24). 12) Vérin suivant l'une des revendications I à 11, caractérisé en ce que le vérin comporte, de chaque c8té de sa fente (24), des rainures de guidage (62) dans lesquelles l'élément de transmission de force (32) est guidé par des patins (58) et des barres de guidage (60). 13) Vérin suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la bande d'acier (36) présente, sur sa face supérieure, une zone libre en forme de ruban (86) qui sert de surface de glissement pour l'élément de transmission de force (32). 14) Vérin suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la largeur de bande d'acier (36) est plus grande que celle de la lèvre (42) de la bande d'étanchéité (26). ) Vérin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le vérin est pourvu, des deux c8tés de sa fente (24), de rainures longitudinales (162) dans lesquelles l'élément de transmission de force (32) est guidé au moyen de barres de guidage auto-ajustables (160) qui sont pourvues, d'un c8té, de surfaces obliques (164) poussées contre des surfaces obliques correspondantes (166) des rainures (162). 16) Vérin suivant la revendication 15, caractérisé en ce que les barres de guidage (160) sont logées dans des cavités (168) de l'élément de transmission de force (32) et sont poussées en perma- nence dans la direction des rainures (162) par des ressorts (170).