Brevet FR2573490A1 — publié le 19860523

VERIN SEYANT UN CANAL DE TRÂSFERT INTEGRE DANS LE CYLINDRE. L'invention se rapporte à un vérin pneumatique ou hydraulique comprenant un piston lié à une tige de transmission, un cylindre présentant sur sa surface extérieure des nervures saillantes placées parallèlement à l'axe et venant d'une pièce avec le tube du cylindre, deux embases d'extrémité qui obturent les extrémités du cylindre et sont fixées chacune sur celles-ci à l'aide de vis pénétrant longitudinalement dans les extrémités des nervures, chacune de ces embases comportant, d'une part, un orifice d'entrée de fluide, dont l'une au moins est reliée à un raccord ou conduite d'alimentation et, d'autre part, un canal reliant cet orifice à l'intérieur du cylindre. De tels vérins sont utilisés dans l'industrie pour communiquer des déplacements ou appliquer des forces à des objets ou organes de toute nature. Dans les vérins présentant la constitution mentionnée cidessus, un effort de simplification et de rationalisation de la fabrication a déjà été effectué en substituant à des tirants parallèles, qui sont encore largement utilisés pour brider les embases contre les extrémités du cylindre, des vis de serrage venant se loger dans des trous filetés disposés dans les extrémités des nervures, ces dernières venant d'une pièce avec le cylindre métallique grâce à un procédé d'extrusion. De telles mesures qui se traduisent déjà par une réduction importante du nombre de pièces détachées n'ont toutefois pas été suivies d'améliorations complémentaires portant sur les conduites d'alimentation. Ces dernières sont en effet, sujettes à des contraintes particulières et différentes selon qu'elles aboutissent soit à une première embase généralement voisine d'un point d'ancrage fixe et accessible, soit encore à une seconde embase opposée qui peut être mobile dans l'espace et qui expose, par suite, la conduite d'alimentation correspondante, d'une part, à de nombreuses flexions et, d'autre part, à d'éventuelles percussions sur d'autres organes venant accidentellement dans sa trajectoire. Si la première conduite d'alimentation, qui est reliée à la première embase, est généralement accessible du fait de sa fixation sur un bâti de machine, il n'en est pas toujours de même de la seconde conduite qui peut prendre dans ce cas une orientation et une position quelconques dans l'espace ; par ailleurs, la protection des conduites qu'il est toujours souhaitable de prévoir, ne peut se faire pour la seconde conduite et, en raison de sa mobilité, que : soit grâce à la mise en place d'un capotage volumineux, ou soit par la disposition d'un capotable particulier sur toute la longueur du vérin ; de telles mesures alourdissent les coûts techniques et ne facilitent pas la maintenance des vérins auxquels un accès aisé est toujours nécessaire dans les installations automatiques qui les utilisent. On a déjà proposé de placer, entre la première et la seconde embases, un canal de transfert fixe et parallèle à l'axe du vérin placé dans une tubulure dont une première extrémité est rendue solidaire de la première embase, tandis que la seconde extrémité, qui est rendue solidaire de la seconde embase, communique avec le volume interne par un passage approprié ; cette première embase comporte ainsi deux entrées de fluide pour la commande des deux mouvements opposés du piston ; une telle mesure qui apporte une solution aux inconvénients mentionnés ci-dessus, entraîne toutefois des augmentations sensibles du coût technique, des dimensions transversales du vérin et des risques de fuite supplémentaires dus aux raccords utilisés. L'invention se propose par suite d'apporter, à un vérin conforme à l'art antérieur défini ci-dessus, des perfectionnements simples qui soient susceptibles d'écarter les inconvénients mentionnés. Selon l'invention, le but visé est atteint grâce au fait que les deux orifices d'entrée de fluide respectivement les raccords de fluide qui les alimentent sont placés sur une même première embase, l'un de ceux-ci étant relié avec une première extrémité d'un canal longitudinal du cylindre qui est placé dans une épaisseur externe de ce cylindre et dont une seconde extrémité opposée communique avec le volume intérieur de ce cylindre situé du côté de la seconde embase opposée à la première embase. L'invention ainsi que des variantes de réalisation susceptibles de diminuer les quantités de matière nécessaires et des mesures annexes propres à simplifier l'usinage des pièces du vérin seront mieux comprises à la lecture de la description ci-dessous qui est accompagnée par quinze figures annexées parmi lesquelles La figure 1 représente un exemple d'application non limitatif d'un vérin selon l'invention La figure 2 représente en coupe longitudinale un premier mode de réalisation d'un vérin selon l'inven tion La figure 3 montre une vue de côté droit passant par le plan de coupe QQ' de la figure 2 Les figures 4a et 4b illustrent dans une coupe longi tudinale partielle une variante de réalisation Les figures 5a et 5b illustrent une variante de réali sation dans deux vues partielles coupées par un plan longitudinal respectivement par le plan RR' Les figures 6a et 6b représentent une autre variante de réalisation dans deux vues partielles en coupe longitudinale et respectivement en coupe par le plan SS' ; Les figures 7a et 7b montrent une variante de réalisa tion dans deux vues partielles en coupe longitudinale, et par le plan TT' ; La figure 8 illustre une autre variante de réalisation dans une coupe partielle longitudinale ; La figure 9 représente en coupe partielle longitudina le une variante de réalisation dans laquelle une vis de serrage coaxiale au canal de transfert est utilisée comme raccord de fluide ; et Les figures 10 et ll représentent en coupe partielle longitudinale deux variantes de réalisation de vis de fixation aménagées pour permettre un transfert de fluide. Un exemple non limitatif d'installation ou de machine, dans lequel le vérin selon l'invention peut apporter des avantages, est représenté à la figure 1 où le vérin 1 présente une première embase 2 reliée à un pivot fixe 3 du bâti 4 et une seconde embase opposée 5 qui est traversée par la tige 6 du vérin se trouvant associée à un chariot 7 mobile le long d'une glissière 8 entre deux positions angulaires XX1, XX2. Un capotage 12 est placé dans une région de l'installation qui est balayée par l'extrémité mobile de la tige du cylindre de façon à le protéger de contacts mécaniques éventuels et à protéger également le personnel. Dans cette installation, deux conduites d'alimentation souples 9, 10 du vérin circulent sur le bâti contre lequel elles sont maintenues et protégées par des moyens de fixation et de guidage 11 qui laissent sortir de courtes por tisons 9a, lOa de ces conduites aboutissant à la même première embase 2. Si des interventions doivent être effectuées sur ce vérin, il est extrêmement aisé d'accéder à la première embase et d'effectuer les montages ou démontages des conduites, opérations qui deviendraient plus compliquées si l'une des conduites aboutissait sur la seconde embase qui est mobile et difficile d'accès ; la disposition qui vient d'être mentionnée présenterait de plus le désavantage de rendre mobile une portion de canalisation dont la probabilité de détérioration par des corps ou objets voisins, serait augmentée proportionnellement à sa longueur. Un premier mode de réalisation du vérin 1, visible aux figures 2 et 3, comporte un cylindre 13 ayant un tube 14, une surface cylindrique interne 15 d'axe longitudinal YY' et des nervures longitudinales externes 16, 17, 18, 19 venant d'une seule pièce avec le tube ; un tel cylindre peut être fabriqué par sciage à la longueur voulue d'un profilé obtenu par exemple grâce à un procédé d'extrusion appliqué à un métal léger. La première embase 2 est fixée sur une première extrémité 13a du cylindre par des vis telles que 20, qui pénètrent dans des ouvertures filetées longitudinales 21 usinées dans les nervures 16, 17, 18 ; la nervure 19 est pourvue d'un canal de transfert longitudinal 22 ayant deux extrémités opposées 22a, 22b ; ce canal qui est, de préférence, réalisé pendant l'extrusion si le cylindre est en métal léger, peut également être réalisé par forage. La première portion de conduite d'alimentation 9a aboutit à un raccord pour fluide 23 qui est prolongé par un premier passage 24 aboutissant par un premier orifice d'alimentation 25 à un premier volume intérieur 26 situé à gauche du piston 27 du vérin. La seconde portion de conduite d'alimentation 10a aboutit à un raccord pour fluide 28 qui est prolongé par un second passage 29 aboutissant par un orifice de raccordement 30 au canal de transfert 22 en regard duquel il est placé ; un joint d'étanchéité tel que 31 (ou plusieurs joints ayant les mêmes fonctions), est placé entre l'extrémité 13a du cylindre et la première embase pour éviter des fuites de fluide. La seconde embase 5 est fixée sur une second extrémité 13b du cylindre par des vis telles que 32 qui pénètrent dans des ouvertures filetées longitudinales 33 usinées dans les nervures 16, 17, 18. Cette embase 5 comporte, outre l'alésage 34 à travers lequel coulisse de façon étanche la tige 6, un passage 35 ayant un second orifice de raccordement 36, placé en regard du canal de transfert 22, et un second orifice d'alimentation 37 qui débouche dans un second volume interne 38 du vérin ; un joint d'étanchéité tel que 39 (ou plusieurs joints ayant les mêmes fonctions) est placé entre l'extrémité 13b du cylindre et la seconde embase pour éviter les fuites de fluide. Le nombre de nervures telles que 16, 17, 18 peut être choisi en fonction de la pression à laquelle est soumis le vérin et en fonction du diamètre du cylindre ; le cas échéant, plusieurs nervures peuvent comporter chacune un canal de transfert. Le premier mode de réalisation de l'invention, dans lequel les fonctions de transfert de fluide et celles de fixation des embases sont nettement sépares, peut faire l'objet de variantes, dans lesquelles la nervure du canal de transfert ou celui-ci peuvent servir également pour la fixation des embases, ou dans lesquelles les moyens de fixation tels que des vis peuvent servir à conduire le fluide vers le canal de transfert ; dans certaines variantes, les axes des vis de fixation et du canal de transfert seront confondus, tandis que dans d'autres variantes, ces axes seront parallèles et non confondus. Dans une variante de réalisation, visible dans les coupes partielles aux figures 4a et 4b, où les mêmes références concernent des organes ayant même fonction que ceux utilisés dans le premier mode de réalisation, un tirant 40 circule dans le canal de transfert 22' t ce tirant présente par exemple une tête 41 et une extrémité filetée 42 placées aux extrémités d'une tige 40' ayant un diamètre sensiblement inférieur à celui du canal pour permettre la circulation d'un fluide. La tête 41 maintient, de façon étanche grâce au joint 43 s'appuyant sur l'alésage 56, une première embase 44 qui comporte un canal 44' dont la fonction est comparable à celle du canal 29 de la figure 2 ; le raccord pneumatique 45 qui alimente ce canal et le canal de transfert est ici fixé perpendiculairement à ce canal. L'extrémité filetée 42 reçoit un écrou étanche 46 qui s'appuie sur une seconde embase 47 ; le passage de fluide est représenté ici par un dégagement 35" du cylindre 13' communiquant avec le canal de transfert 22' et avecle volume 38. L'étanchéité est complétée grâce à des joints 43', 48 et 49 et à l'alésage 57. On peut également disposer dans une seconde embase telle que 47' un passage 35' qui s'étend depuis le volume 38 jusqu'au canal de transfert 22 où se trouve le tirant 40 pour éviter un usinage de la paroi interne 15 du cylindre 13, voir figure 4b. Dans deux deuxièmes variantes de réalisation, visibles aux figures 5a, 5b et respectivement 6a, 6b, l'axe du canal de transfert 51 respectivement 50 est décalé par rapport à l'axe des vis de fixation 53 et 52 des embases 54 et 55, et se trouve placé dans une même nervure 114 respectivement 115 ayant, soit une hauteur "h", soit une largeur "m" plus importantes que cela est nécessaire pour les exemples précédents afin de recevoir la vis et le canal. Comme dans les exemples précédents, des passages 54', 55' des embases permettent de relier les extrémités du canal de transfert 50 respectivement 51 aux volumes internes 38. Dans les variantes selon les figures 7 à 11, des vis de fixation sont disposées de façon coaxiale aux canaux de transfert. Dans l'exemple des figures 7a et 7b, trois extensions de canaux 58, 59, 60 logés dans la nervure 19" sont reliées latéralement à un canal de transfert central 61 de façon à contourner une vis de serrage massive et étanche 62 qui est engagée dans un filetage pratiqué sur des portions métalliques 63, 64, 65 placées entre lesdites extensions pour fixer l'embase 5' ; ces dernières peuvent, soit s'étendre sur toute la longueur du canal central et, dans ce cas, elles seront obtenues lors de la fabrication par extrusion, soit ne s'étendre que sur une longueur légèrement supérieure à celle de la partie filetée et, dans ce cas, elles seront éventuellement usinées par enlèvement de copeaux. Un passage 110 assure la circulation du fluide entre le volume 38 et le canal 61 en passant par l'espace annulaire 111 et grâce à des joints toriques. Dans l'exemple de la figure 8, un canal de transfert latéral oblique 66, placé dans la paroi et/ou la nervure 73 du cylindre 13", relie le passage interne 67 de l'embase 68 au canal de transfert 69 du cylindre 13" en débouchant entre ses deux extrémités 69a, 69b, et une vis de fixation massive 70 de l'embase porte sur un téton d'extrémité 71 un joint torique 71' pour obturer de façon étanche l'extrémité filetée 72 du canal 69 recevant le filetage 70' ; cette variante qui présente l'avantage de laisser l'intégralité de sa surface au filetage 72 placé dans le canal 69, nécessite également l'utilisation de joints 74, 112 pour que la liaison entre le passage 67 et le canal 66 se fasse de façon étanche. Dans la variante représentée à la figure 9, la vis creuse de fixation 76, qui sert à brider une première embase 77 sur le cylindre 13a traverse un alésage 78 de ce1le-ci qui est placé coaxialement à l'axe du canal de transfert 75 de la nervure 19a. Cette vis possède une extrémité filetée 80 qui est engagée dans un taraudage 79 pratiqué à l'extrémité du canal 75, et une tête extérieure 81, par exemple de forme hexagonale, qui applique contre la surface extérieure de l'embase 77 et de façon étanche, une bride de raccord orientable pour fluide 82 ; la communication entre le canal de transfert 75 et la bride 82 est obtenue grace à la présence d'un canal coaxial 83 et d'un canal latéral 84 qui traversent tous deux le corps de la vis 76 t des joints 85, 86, 87 établissent l'étanchéité nécessaire. Dans une autre variante visible à la figure 10, la vis de fixation 88 d'une seconde embase 89 est engagée de façon étanche dans un alésage 90 de celle-ci grâce aux joints 91', 91" ; cet alésage possède un diamètre suffisant pour qu'un fluide, provenant d'un passage 92 de l'embase, puisse circuler autour de la tige 93 de la vis, avant de s'engager dans une rainure ou le long d'un méplat 94 s'étendant longitudinalement le long de cette tige, et quelle que soit l'orientation angulaire que prend celle-ci lors du vissage dans le filetage 94' du canal de transfert 75 ; un deuxième joint 95 assure l'étanchéité nécessaire entre l'embase et le cylindre. Dans la variante selon la figure 11, une vis de fixation 96 engagée dans le filetage 105 du canal de transfert 106 et possédant deux canaux internes communiquants 97, 98, placés l'un transversalement, l'autre coaxialement, applique l'embase 99 contre le cylindre 100 grâce à une tête d'appui cylindrique 101 qui est équipée d'un joint 107 établissant l'étanchéité avec l'alésage 108. Le passage latéral 102 de cette embase débouche dans un volume annulaire 103 qui entoure le canal 97 de façon à lui être relié indépendamment de l'orientation de la vis ; un deuxième et un troisième joints d'étanchéité 104 respectivement 109 empêchent toute fuite de fluide à travers les intervalles qui pourraient exister entre l'embase et le cylindre. I1 est clair que les dispositions qui viennent d'être décrites ne se limitent pas au cas où les raccords d'alimentation sont disposés sur une même embase placée du côté opposé à la tige du vérin ; une disposition inverse pourrait être préférée si par exemple l'embase qui est traversée par la tige devait être moins exposée que l'autre ou si celle-ci était équipée de moyens de fixation sur un bâti. I1 est de plus évident que si plusieurs canaux de transfert peuvent être respectivement placés dans plusieurs nervures, il n'est nullement indispensable de les utiliser simultanément pour transférer le fluide ; dans ce cas, les diverses formes que peuvent prendre les vis de fixation pour coopérer au passage du fluide ne signifie nullement que les vis de fixation, ayant uniquement une fonction de maintien mécåni- que, doivent prendre la même forme. Il doit enfin être compris que l'on peut considérer la présence du canal de transfert dans une nervure longitudinale comme découlant de sa présence dans l'épaisseur -e- d'une paroi de cylindre qui, pour des raisons d'économie de matière, a été dépourvue des régions dont la présence peut être considérée comme superflue au regard de la résistance des matériaux ; le fait que le cylindre selon l'invention soit très avantageusement réalisé par des procédés d'extrusion qui confèrent au produit fini une forme et une précision rendant inutile un grand nombre d'opérations de reprises ne doit pas faire écarter des solutions plus onéreuses où seraient mis en oeuvre des procédés de moulage ou d'enlèvement de copeaux. Revendications de brevet 1. Vérin pneumatique ou hydraulique comprenant un piston lié à une tige de transmission, un cylindre présentant sur sa surface extérieure des nervures saillantes placées parallèlement à l'axe et venant d'une pièce avec le tube du cylindre, deux embases d'extrémité qui obturent les extrémités du cylindre et sont fixées chacune sur celles-ci à l'aide de vis pénétrant longitudinalement dans les extrémités des nervures, chacune de ces embases comportant, d'une part, un orifice d'entrée de fluide, dont l'une au moins est reliée à un raccord ou conduite d'alimentation et, d'autre part, un canal reliant cet orifice à l'intérieur du cylindre, caractérisé en ce que les deux orifices d'entrée de fluide (23, 24) respectivement les raccords de fluide (28, 29) qui les alimentent sont placés sur une même première embase (2), l'un de ceux-ci étant relié avec une première extrémité (22a) d'un canal longitudinal (22) du cylindre (13) qui est placé dans une épaisseur externe (19) de ce cylindre et dont une seconde extrémité opposée (22b) communique avec le volume intérieur (38) de ce cylindre situé du côté de la seconde embase (5) opposée à la première embase. 2. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une nervure (19) faisant partie de cette épaisseur contient le canal de transfert, ce dernier recevant au moins une partie d'une vis de fixation longitudinale (40, 53) d'une embase. 3. Vérin selon la revendication 2, caractérisé en ce que cette vis de fixation prend la forme d'un tirant (40) qui traverse le canal de transfert (22'). 4. Vérin selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vis de fixation coopère avec un filetage (79, 105, 72, 63) de la nervure,-coaxial au canal de transfert. 5. Vérin selon la revendication 4, caractérisé en ce que la vis de fixation (62) présente une portion cylindrique intégrale et son filetage est engagé dans un canal de transfert (61) présentant des passages latéraux (58, 59, 60) pour le fluide. 6. Vérin selon la revendication 4, caractérisé en ce que la vis de fixation (70) est engagée à l'extrémité (69a) d'un canal de transfert (69) entre les extrémités (69a, 69b) duquel débouche un canal de passage de fluide (66) qui est indifféremment placé dans la paroi ou la nervure du cylindre tel3"). 7. Vérin selon la revendication 4, caractérisé en ce que la vis de fixation de l'embase comporte un passage axial débouchant dans le prolongement du canal de transfert et communiquant avec un passage de fluide. 8. Vérin selon la revendication 7, caractérisé en ce que la vis de fixation (76) de l'embase (77) traverse celle-ci et communique avec un passage de fluide (84, 10a) appartenant à un raccord externe (82). 9. Vérin selon la revendication 7, caractérisé en ce que le passage axial (98) de la vis de fixation (96) de l'embase (99) communique avec un passage (102) de l'embase. 10. Vérin selon la revendication 4, caractérisé en ce que la vis de fixation (93) de l'embase (89) comporte sur sa tige, un dégagement, méplat ou rainure excentrique longitudinal (94) dont une partie est en regard d'un espace annulaire (90) communiquant avec un passage de fluide (92). 11. Vérin selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vis de fixation (53) et le canal de transfert (51) sont placés côte à côte dans le sens de la hauteur (h) de la nervure (114). 12. Vérin selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vis de fixation (52) et le canal de transfert (50) sont placés côte à côte dans le sens de la largeur (m) de la nervure (115). 13. Vérin selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'une extrémité (22b) du canal de transfert (22) voisine de la seconde embase (5) respectivement (47') communique avec le volume intérieur (38) par un passage (35, 36, 37) respectivement (35') placé dans cette seconde embase. 14. Vérin selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'une extrémité (22'b) du canal de transfert (22b) voisine de la seconde embase (47) communique avec le volume intérieur (38) par un passage (35") qui est pratiqué dans le cylindre (13'). 15. Vérin selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l'embase (2) qui porte les orifices d'entrée du fluide (23, 24) respectivement raccords de fluide (28, 29) présente des moyens de fixation (3) du vérin (1) sur un bâti (4).