Brevet FR2564927A1 — publié le 19851129

VERIN la présente invention concerne un vérin, utilisa- ble notamment comme vérin de levage réglable en continu. Pour un tel vérin de levage, on souhaite fréquemment que le mouvement d'extension de la tige de piston sous l'action d'un fluide sous pression soit amorti, tandis que le mouve- ment de rétraction qui doit être effectué au moyen d'une force externe ne soit pas amorti, ou soit moins amorti. Le brevet allemand DE 1 263 245 présente un vérin dans lequel un premier tronçon de système de passage est délimité par une chambre annulaire disposée entre une sur- face cylindrique extérieure du piston et une surface cylin- drique intérieure du cylindre. Cette chambre annulaire est couverte, à l'une de ses extrémités axiales, par une tête de soupape. Cette tête de soupape est comprimée contre un siège de soupape par un ressort hélicoïdal. La tête de sou- pape délimite un intervalle entre son bord extérieur et la surface intérieure de la paroi du cylindre. Lorsque le piston se déplace dans une première direction, la tête de soupape peut être levée axialement à l'encontre de l'action du ressort hélicoïdal, et elle est en contact avec le siège de soupape lorsque le piston se déplace dans l'autre direc- tion. Lorsque la tête de soupape est en contact avec le siège de soupape, la surperficie de la section de passage est définie par l'intervalle entre le bord radialement ex- térieur de la tête de soupape de la surface intérieure de la paroi du cylindre. Lorsque la tête de soupape est soulevée par rapport au siège de soupape, une dérivation est ouver- te à côté de l'intervalle entre le bord extérieur de la tête de soupape et la surface intérieure de la paroi cylin- drique. Cette dérivation est délimitée par des encoches pratiquées sur le bord radialement intérieur de la tête de soupape. La tête de soupape a nécessairement un certain jeu radial par rapport au cylindre. Ce jeu radial influe sur la surperficie de la section de passage lorsque la tête de soupape est en contact avec le siège de soupape. Afin de réduire la modification de la superficie de section d'écou- - 2 lement due au jeu radial de la tête de soupape, il est né- cessaire de fabriquer le piston et la tête de soupape avec une précision élevée. La présente invention a pour objectif essentiel de fournir un vérin dans lequel les caractéristiques d'a- mortissement au cours du déplacement fortement amorti du piston par rapport au cylindre restent sensiblement cons- tantes tout au long de la vie d'un-vérin donné, ainsi que d'un exemplaire à l'autre d'une série de vérins. Un autre objectif de la présente invention est d'obtenir cette constance des caractéristiques d'amortisse- ment avec des exigences minimales en matière de précision de la fabrication des pièces responsables des caractéristi- ques d'amortissement. Un autre objectif de la présente invention est de fournir un vérin qui soit de construction simple et de fiabilité de fonctionnement élevée. - Afin d'atteindre au moins l'un des objectifs mentionnés ci-dessus, un vérin comprend un cylindre muni d'un axe, d'une paroi cylindrique autour de cet axe et de deux parois terminales, et une cavité est délimitée à l'in- térieur du cylindre. Une tige de piston s'étend à travers au moins l'une des parois terminales, le long de l'axe, et elle est guidée, dans son déplacement axial, à travers un élément de guidage et d'étanchéité adjacent à ladite paroi terminale. Un ensemble de piston est relié à la tige de piston à l'intérieur de la cavité, et il est guidé de ma- nière étanche sur une face cylindrique intérieure de la paroi cylindrique. L'ensemble de piston délimite à l'inté- rieur de la cavité deux compartiments de travail. Un systè- me de passage dans l'ensemble de piston relie entre eux les compartimentsde travail. Ce système de passage comprend un premier et un second tronçon, disposés en.séries. Le premier tronçon du système de passage a une superficie de section d'écoulement variable en réponse au sens du déplacement axial de la tige de piston. Le deuxième tron- çon du système de passage peut être fermé par un élément de fermeture commandé de l'extérieur du vérin. Un fluide sous pression est prévu à l'intérieur de la cavité, dans les deux compartiments de travail. Le premier tronçon du sys- tème de passage comprend deux systèmes de canaux séparés en parallèle, à savoir un premier système de canaux et un second système de canaux. Un dispositif d'étranglement est associé au second système de canaux, afin d'ouvrir et de fermer le second système de canaux en réponse au sens du déplacement axial de la tige de piston. Au cours du déplacement de l'ensemble de piston qui doit être fortement amorti, le second système de canaux est fermé, et seul le premier système de canaux est ouvert. Les caractéristiques d'amortissement dépendent ainsi unique- ment de la section de passage du premier système de canaux, laquelle est constante tout au iong de la durée de vie du vérin, et peut être facilement rendue constante d'un exem- plaire à l'autre d'une série de vérins. D'autres caractéristiques de l'invention ressor- tent de la description qui suit et sont particulièrement intéressantes pour obtenir un mode de conception simple et économique. De toute façon l'invention, ses avantages de fonctionnement et les objectifs spécifiques atteints lors de son utilisation seront bien compris à l'aide de la des- cription qui suit, en référence au dessin schématique an- nexé représentant à titre d'exemples non limitatifs divers exemples de réalisation préférentiels de l'invention: Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un vérin blocable en continu, selon un premier exemple de réalisation de la présente invention; Figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un vérin blocable en continu, selon un deuxième exemple de réalisation de la présente invention; et Figure 3 est une vue similaire aux figures 1 et 2 montrant un vérin blocable en continu selon un troisième exemple de réalisation de la présente invention. Le vérin présenté sur la figure 1 comprend un cylindre (1) doté d'une paroi cylindrique (la) de surface cylindrique interne (lb), d'une première paroi terminale (lc) et d'une deuxième paroi terminale (ld). Une tige de piston (4) s'étend le long de l'axe du cylindre (1), à travers un dispositif (12) de guidage et d'étanchéification de la tige de piston, adjacent à la paroi terminale (lc). Un ensemble de piston (3) est lié à la tige de piston (4) à l'intérieur de la cavité (6, 7) délimitée à l'intérieur du cylindre (1). La cavité (6, 7) est séparée par l'ensem- ble de piston (3) en deux compartiments de travail (6) et (7). Les deux compartiments de travail (6) et (7) sont rem- plis de liquide. Ce liquide est maintenu sous pression par un gaz sous pression contenu dans un compartiment de compensation (9). Le compartiment de compensation (9) est séparé du compartiment de travail (7) par une paroi de séparation (8) déplaçable dans le sens axial. Les comparti- mentsde travail (6) et (7) sont reliés entre eux par un système de passage. Ce système de passage comprend des lumières axiales (16), une rainure (20) recevant un élément d'étranglement, une lumière radiale (17), un groupe de lumières radiales (18), un compartiment collecteur (15) et un orifice axial (13). L'ensemble de piston (3) comprend un piston (3a). L'ensemble de piston (3) est pourvu d'un élément d'étanchéité annulaire (5) qui est en contact d'étanchéité à la fois avec l'ensemble de piston (3) et la surface cy- lindrique intérieure(lb) de la paroi cylindrique (la). La tige de piston (4) est dotée d'un alésage (4a). Cet alésa- ge (4a) reçoit une tige de commande (11) et un élément de fermeture (10). L'élément de fermeture (10) est destiné à coopérer avec une bague d'étanchéité (14) prévue dans l'ori- fice axial (13). La lumière radiale (17) s'étend de la rainure (20) recevant l'élément d'étranglement au compartiment collecteur (15). Les lumières radiales (18) s'étendent d'une rainure d'interconnexion annulaire (19) jusqu'au compartiment col- lecteur (15). La rainure d'interconnexion annulaire (19) débouche dans une face terminale (20a) de la rainure (20) recevant l'élément d'étranglement annulaire, et est ainsi en relation avec cette rainure (20) . Dans la rainure (20), on a disposé un clapet d'étranglement annulaire (21) qui est en contact de friction avec la surface cylindrique in- térieure (lb). Comme on peut le voir sur la figure 1, lors- que la tige de piston (4) est déplacée vers le bas, le cla- pet d'étranglement annulaire (21) se trouve dans la posi- tion présentée sur cette figure par rapport à la rainure (20) le recevant, de sorte que les lumières radiales (17) et (18) mettent en relation la rainure (20) recevant l'élé- ment d'étranglement annulaire avec le compartiment collec- teur (15). Dans le même temps, les lumières axiales (16) relient le compartiment de travail (6) à la rainure (20), et l'orifice axial (13) relie le compartiment collecteur (15) au compartiment de travail (7). Ceci veut dire que, lors de la course de rétraction de la tige de piston (4) et de l'ensemble de piston (3) du liquide peut passer du com- partiment de travail (7) au compartiment de travail (6) sans action d'étranglement notable. La seule résistance au mouvement de rétraction ou déplacement vers le bas de la tige de piston (4) provient de la pression du liquide agis- sant sur la section de la tige de piston (4). Comme on peut le voir sur la figure 1, lors du mouvement d'extension ou déplacement vers le haut de la tige de piston (4) et de l'ensemble de piston (3), le cla- pet d'étranglement annulaire (21) est déplacé par rapport à la rainure (20) le recevant, de manière à venir s'asseoir sur la face terminale (20a), fermant ainsi la rainure d'in- terconnexion annulaire (19) et les lumières radiales (18). Ceci veut dire que, lors du mouvement d'extension ou dépla- cement vers le haut de la tige de piston (4), on obtient un effet d'étranglement dû au fait que le liquide peut uniquement s'écouler par les lumières radiales (17), lumiè- res dont la section détermine l'effet d'étranglement obtenu. Il faut noter que le clapet d'étranglement annu- laire (21) a une face circonférentielle intérieure (21a) de diamètre supérieur à celui de la surface de fond (20b) de la rainure (20) recevant le clapet d'étranglement annulaire. Comme on peut le voir sur la figure 1, lorsque le vérin de levage doit être bloqué, l'élément de fermeture (10) est déplacé vers le bas de manière à s'engager hermé- tiquement dans la bague d'étanchéité (14). Un premier tronçon de système de passage est défini par la rainure (20) recevant l'élément d'étrangle- ment annulaire, la rainure d'interconnexion annulaire (19), la lumière radiale (17) et les lumières radiales (18). Ce premier tronçon (20, 19, 17, 18) de système de passage comprend un premier système de canaux (20, 17) et un second système de canaux (19, 18). Le premier tronçon (20, 19, 17, 18) de système de passage est en série avec une second tronçon de système de passage défini par l'orifice axial (13). L'exemple de réalisation selon la figure 2 diffè- re essentiellement de celui de la figure 1 en ce que l'élé- ment de fermeture (10) est comprimé par sa partie de tête (22) sur un siège de soupape (23), par la pression dans le compartiment de travail -7). Selon la figure 2, le blocage hydraulique est supprimé en poussant la tige de commande (11) vers le bas. Dans l'exemple de réalisation présenté sur la figure 3, le gaz sous pression qui se trouve à l'intérieur du compartiment de compensation (9) a été remplacé par un ressort de compression hélicoïdal (24). REVENDICATIONS 1- Vérin caractérisé en ce qu'il comprend: un cylindre (1) muni d'un axe, d'une paroi cy- lindrique (la) autour de cet axe et de deux parois termi- nales (lc, ld), une cavité (6, 7) étant définie à l'inté- rieur du cylindre (1); une tige de piston (4) s'étendant à travers au moins une (lc) des parois terminales, le long de l'axe, et qui est guidée de manière étanche dans son déplacement axial à travers un ensemble de guidage et d'étanchéifica- tion (12) adjacent à la paroi terminale (lc); un ensemble de piston (3) relié à la tige de pis- ton (4) à l'intérieur de la cavité (6, 7), et qui est gui- dé de manière étanche sur une face cylindrique intérieure (lb) de la paroi cylindrique (la), l'ensemble de piston (3) délimitant à l'intérieur de la cavité (6, 7), deux compar- timents de travail (6) et (7); un système de passage dans l'ensemble de piston (3) reliant entre eux les compartiments de travail (6) et (7), système depassage qui comprend, disposés en série, un premier tronçon de système de passage (20, 19, 17, 18) et un second tronçon de système de passage (13), le premier tronçon du système de passage (20, 19, 17, 18) ayant une superficie de section d'écoulement variable en réponse au sens du déplacement axial de la tige de piston (4), et le deuxième tronçon du système de passage (13) pouvant 6tre fermé par un élément de fermeture (10) commandé de l'exté- rieur du vérin; du fluide sous pression (6) prévu à l'intérieur de la cavité (6, 7) dans les deux compartiments de travail (6) et (7); le premier tronçon du système de passage (20, 19, 17, 18) comprenant à l'intérieur du piston (3a) de l'ensem- ble de piston, deux systèmes de canaux séparés (17, 18) en parallèle, à savoir un premier système de canaux (20, 17) et un second système de canaux (19, 18); et un dispositif d'étranglement (21) étant associé au second système de canaux (19, 18) afin d'ouvrir et de fermer le second système de canaux (19, 18) en réponse au sens du déplacement axial de la tige de piston (4). 2- Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige de piston (4) passe uniquement à travers une des parois terminales du cylindre, en ce que le fluide sous pression pousse la tige de piston (4) dans un sens d'extension par rapport à la cavité (6, 7) et en ce que le second système de canaux (19, 18) est fermé en réponse au mouvement d'extension de la tige de piston (4). 3- Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'étranglement (21) est un clapet annulaire logé dans une rainure annulaire (20) de l'ensem- ble de piston (3), ouverte radialement vers l'extérieur, et qui peut être déplacé axialement à l'intérieur de la rainure annulaire (20), en réponse au sens du déplacement axial de la tige de piston (4). 4- Vérin selon la revendication 3, caractérisé en ce que le clapet d'étranglement annulaire (21) est en - contact de friction avec la face cylindrique intérieure (lb) de la paroi cylindrique (la). - Vérin selon la revendication 3, caractérisé en ce que le second système de canaux (19, 18) est doté d'une extrémité dans une face terminale (20a),orientée sen- siblement axialement,de la rainure annulaire (20),cette extrémité du second système de canaux (19, 18) pouvant être fermée par le clapet d'étranglement annulaire (21). 6- Vérin selon la revendication 5, caractérisé en ce que le second système de canaux (19, 18) comprend une rainure d'interconnexion annulaire (19) pratiquée dans l'ensemble de piston (3), ouverte radialement vers la paroi du cylindre (la), et débouchant dans la face termina- le (20a) de la rainure annulaire (20), et comprend, en outre, au moins un premier canal radial (18) s'étendant radialement à l'intérieur de l'ensemble de piston (3) à partir de la rainure d'interconnexion annulaire (19). 7- Vérin selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier système de canaux (20, 17) comprend au moins un premier canal (17) s'étendant dans le sens radial à l'intérieur de l'ensemble de piston à partir de la rainu- re (20), et en ce que la rainure (20) est munie d'un sur- face de fond annulaire (20b) opposée à une face circonfé- rentielle radialement intérieure (21a) du clapet d'étrangle- ment annulaire (21), le diamètre de la surface de fond (20b) étant inférieur au diamètre de la face circonférentielle intérieure (21a) du clapet d'étranglement annulaire (21). 8- Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier (20, 17) et le second (19, 18) systè- mes de canaux sont reliés, à l'intérieur de l'ensemble de piston (3), à un compartiment collecteur central (15). 9- Vérin selon la revendication 8, caractérisé en ce que le compartiment collecteur (15) est pourvu dun orifice de sortie qui délimite le second tronçon (13) du système de passage. - Vérin-selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de fermeture (10) est commandé par l'in- termédiaire d'un alésage (4a) de la tige de piston (4). 11- Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité (6, 7) est remplie d'un gaz sous pres- sion. 12- Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité (6, 7) est remplie d'un liquide soumis à un organe presseur.