Brevet FR2574147A1 — publié le 19860606

DISPOSITIF DE GUIDAGE ET D'ETANCHEITE L'invention se rapporte à un dispositif de guida- ge et d'étanchéité de la tige d'un vérin, en particulier d'un vérin pneumatique, comportant un manchon de guidage, un anneau de raclage du côté extérieur et un anneau d'étan- chéité du côté tourné vers l'intérieur du cylindre. Pour guider de manière étanche une tige de piston à travers le corps d'un vérin pneumatique, on utilise habi- tuellement un dispositif de guidage et d'étanchéité en plusieurs parties, qui doit répondre à plusieurs impératifs. D'une part, la partie interne du cylindre doit être proté- gée de façon sûre contre l'introduction de l'extérieur de corps étrangers tels que de la poussière, des saletés, des copeaux, et autres; d'autre part,- on doit assurer, dans toutes les conditions de travail du vérin, une étanchéité à l'air comprimé entre la chambre intérieure du cylindre et l'extérieur. Enfin, le dispositif doit aussi posséder de bonnes qualités de guidage pour la tige de vérin et avoir une longue durée de vie. En bref, le dispositif doit être un dispositif de guidage et d'étanchéité dans tous les sens du mot: il doit remplir aussi bien un rôle d'étanchéi- té que de guidage, et il doit en plus assurer une fonction de raclage. Pour mener à bien ces objectifs, on place ordinal- rement d'une part un anneau d'étanchéité en caoutchouc des- tiné à assurer l'étanchéité de l'espace interne du vérin, cet anneau s'appuyant axialement contre une douille de gui- dage en matériau fritté, cette douille portant d'autre part de son côté extérieur un anneau de raclage, également par exemple en caoutchouc, destiné à la protection du cylindre contre l'atmosphère extérieure environnante. Cet anneau de raclage s'appuie axialement contre un élément, façonné en conséquence, du couvercle du cylindre et n'a pas vraiment, outre sa fonction de raclage dessaletés, ou autres, de fonc- tion d'étanchéité. Ce genre de dispositif connu présente à ce sujet l'inconvénient de ne pas avoir une résistance à l'usure suffisante, en particulier lorsque le vérin travaille en milieu abrasif, et en outre d'entraîner un assemblage des différents éléments du dispositif de guidage et d'étanchéi- té qui est relativement coûteux. La réalisation est comple- xe et coûteuse du fait que le dispositif est composé d'au moins trois pièces mattresses séparées. L'invention se rapporte à un dispositif de guida- ge et d'étanchéité du type tel que ci-dessus défini, mais qui ne présente pas les inconvénients mentionnés précédem- ment, ce dispositif selon l'invention bénéficiant d'une construction simplifiée, moins coûteuse et lui conférant une plus grande durée de vie, et se présentant du point de vue de la technique de montage sous un jour plus favora- ble. Il est caractérisé en ce qu'il est équipé d'un man- chon de guidage réalisé d'une seule pièce avec l'anneau de raclage et servant au maintien de l'anneau d'étanchéité, la rigidité de l'anneau de raclage étant supérieure à celle de l'anneau d'étanchéité, l'anneau d'étanchéité étant en matériau mou et l'anneau. de raclage étant en matériau dur et raide. La réalisation en une seule pièce du manchon de guidage et de l'anneau de raclage a un double effet parti- culier, car non seulement le nombre des pièces constituti- ves du dispositif de guidage et d'étanchéité se trouve ainsi réduit, mais encore elle conduit en même temps à une appréciable augmentation de la solidité de l'anneau de raclage, ledit anneau de raclage étant constitué du même matériau que le manchon de guidage, ce dernier combinant de fortes qualités de solidité avec de bonnes propriétés de glissement, c'est-à-dire un faible coefficient de frotte- ment. Préférentiellement en conséquence, le manchon de guidage avec sa partie en anneau de raclage est constitué en une matière plastique dure, qui par exemple peut être renforcée par des fibres de verre pour augmenter sa solidi- té. En même temps, le manchon de guidage joue le rôle de contenant pour l'anneau d'étanchéité de l'espace intérieur en matériau élastique mou, avantageusement en caoutchouc. 2574 1 47 Concurremment à une diminution du coût de réali- sation dû à l'élimination des onéreux métaux frittés et à la concentration de diverses fonctionsdans une seule pièce, on obtient de manière avantageuse un dispositif de guidage et d'étanchéité de longue durée de vie, grâce à une solidi- té, une dureté et une rigidité des éléments d'étanchéité qui augmentent progressivement de l'intérieur vers l'exté- rieur du cylindre. L'étanchéité vers l'extérieur peut, de manière préférentielle, être renforcée par le fait que le front annulaire extérieur du manchon de guidage présente une lè- vre d'étanchéité appuyant élastiquement et radialement sur la tige du vérin. Selon une autre mode de réalisation avantageux de l'invention, le dispositif de guidage et d'étanchéité est uniquement implanté de manière fixe en direction axia- le, tandis qu'il est prévu au voisinage du joint d'étan- chéité interne un fourreau de maintien encerclant le man- chon de guidage, placé dans l'espace entre le corps et le manchon, de sorte que le manchon de guidage est soutenu de manière souple et élastique, ce qui permet par exemple une avantageuse compensation des tolérances de fabrication et protège efficacement le manchon de guidage contre les sollicitations latérales indésirables. Le manchon de guida- ge peut ainsi être associé à un dispositif de positionnement ou de suspension, pendulaire souple et élastique. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de quelques exemples de réalisation, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels: Figure 1 est une demi-coupe d'un dispositif de guidage et d'étanchéité selon l'invention, Figure 2 est une dispositif analogue à celui de la figure 1, mais avec un dispositif d'étanchéité modifié, Figure 3 est une autre variante du dispositif conforme à l'invention. La figure 1 est une demi-coupe schématique d'une portion du corps 1 d'un vérin pneumatique 2, équipé d'un piston 3 sur lequel est fixée une tige de vérin 4 destinée à actionner un dispositif actif non représenté. Le guidage de la tige 4 dans le cylindre 1 est effectué essentiellement à l'aide d'un manchon de guidage 5 qui est constitué en une matière plastique résistante à l'usure, dure et raide, de préférence armée de fibres de verre, avec de bonnes propriétés de glissement, c'est-à- dire avec un faible coefficient de frottement. Ce manchon de guidage 5 est maintenu en position à l'aide d'un épaule- ment radial centripète 6 du couvercle de cylindre 1. Cet épaulement 6 peut évidemment aussi être cen- trifuge si le manchon de guidage 5 est agencé en conséquen- ce. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le manchon de guidage 5 est équipé du côté regardant vers l'intérieur du vérin 2 d'une gorge 7 recevant un joint d'étanchéité 8 en caoutchouc élastique mou, assurant l'étanchéité radiale de la tige de piston 4 par rapport à la pression pneumati- que interne existant dans le vérin 2 entre la tige 3 et le corps de vérin 1. Le manchon de guidage 5 est pourvu, sur sa face frontale axialement opposée, d'un segment racleur 9, formant corps avec le manchon, et destiné à garantir l'étanchité de la tige de piston 4 vis à vis des particules ambiantes, c'est à dire vis à vis des particules de poussiè- res ou de crasse et de corps étrangers de toutes sortes. Il y a formation d'une lèvre d'étanchéité 10 portée par le man- chon de guidage 5, qui entoure étroitement la tige 4 sous l'effet d'une précontrainte radiale. De façon à maintenir le manchon 5 en direction axiale, le châssis est équipé d'un dispositif d'arrêt 11, fixé de manière amovible de manière à ce que l'on puisse retirer, pour les changer, le manchon 5 ainsi que le joint 8, ce dernier pouvant avoir une forme différente de celle représentée sur la figure 1, par exemple avoir une section en forme de croissant. Il est possible pour ceci de pré- voir une excavation non représentée, dans le segment ra- cleur 9 permettant de recevoir un outil adéquat. On peut aussi éventuellement ne pas prévoir d'arrêt du tout. On peut aussi, pour simplifier le montage, uti- liser un manchon de guidage coupé en deux parties selon un plan axial, les deux faces sectionnées étant alors avant montage recouvertes d'un film de matériau d'étanchéi- té, de même qu'il est prévu un film de produit lubrifiant interposé entre la tige de vérin 4 et la partie interne correspondante du manchon de guidage 5. La figure 2 montre une autre variante de réalisa- tion du dispositif de l'invention, dans laquelle le joint caoutchouteux d'étanchéité 8 est remplacé par un fourreau 12, ou douille de maintien, caoutchouteux qui enveloppe étroitement la douille de guidage 5. La douille de guidage et le fourreau élastique 12 sont fixés l'un dans l'autre par des nervures annulaires 13 de la douille de guidage 5 qui s'encastrent dans des gorges correspondantes du four- reau élastique 12, et ils sont encastrés d'un seul bloc dans le couvercle de vérin 1. Pour le reste, la douille de guidage est identique à celle de la figure 1. Ce mode d'exé- cution a l'avantage non seulement d'avoir de très bonnes qualités d'étanchéité, mais encore de réaliser une suspen- sion souple de la douille de guidage 5, permettant d'éviter pratiquement les sollicitations radiales indésirables, ou au moins de les réduire substantiellement, cette suspension élastique de la douille de guidage 5 permettant d'absorber dans une certaine mesure les mouvements de torsion axiale de la tige de piston. Ce mode de réalisation permet égale- ment de diminuer avantageusement les tolérances de fabrica- tion, ce qui conduit finalement à une baisse du coût de fa- brication. Bien entendu, on peut aussi concevoir d'autres modes de maintien élastique de la douille de guidage 5, par exemple à l'aide de joints annulaires d'étanchéité places coaxialement, respectivement près de la face intérieure et de la face extérieure du couvercle 1. Dans la variante selon la figure 3, la douille de guidage 20 de la tige de vérin 21 est construite d'une seule pièce avec un anneau de raclage 23 placé du côté opposé à l'e pace intérieur 22 du cylindre, cette pièce unique étant en matière plastique dure dont les propriétés remplacent celles des matériaux frittés utilisés couram- ment jusqu'à présent pour la réalisation de douilles de guidage. L'ajutage 24 dans le couvercle de cylindre 25 reçoit encore un anneau d'étanchéité 26, du côté regardant vers le piston 27, cet anneau séparant de l'extérieur l'es- pace interne 22 du cylindre et étant constitué d'une matiè- re plastique souple, caoutchouc ou analogue. Par ailleurs pour obtenir un montage optimal, l'anneau 26 est constitué d'une seule pièce en matériau plastique souple, caoutchouc etc.. avec le manchon 28 d'appui et de maintien de la douil- le de guidage 20. La douille de guidage et le manchon de maintien sont, dans l'exemple représenté, cylindriques et concentriques, le manchon de maintien emprisonnant élasti- quement et, par exemple,fortement la douille de guidage. 29 est une lèvre d'étanchéité appuyant sur la périphérie de la tige de piston; 30 est une lèvre de raclage, faisant partie de l'anneau de raclage, qui a pour rôle d'empêcher la pénétration de poussières dans l'espace intérieur du cylindre. L'invention permet ainsi la réalisation d'un ensemble compact, jouant le r8le de dispositif de guidage et d'étanchéité,permettant de guider de manière étanche une tige de piston à travers le corps d'un cylindre,ledit dispositif possédant grâce à l'utilisation de différents moyens d'étanchéité, harmonisés et présentant différentes caractéristiquesde rigidité, aux zones de transition du corps de cylindre, une bonne résistance à l'abrasion, et sa réalisation étant, par une diminution des pièces à assem- bler, et donc avantageusement des pièces de rechange, et par la possibilité de plus grandes tolérances de fabrica- tion, notablement simplifiée, compte non tenu du fait que le montage et le second oeuvre sont beaucoup plus simples et beaucoup plus rapides. L'invention permet la réalisation d'un dispositif de guidage et d'étanchéité qui utilise pour le raclage un 2574 1 47 matériau plus rigide que jusqu'à présent et pour l'étanchéi- té un matériau aussi tendre. Par ailleurs, la fonction de guidage est améliorée par l'utilisation d'une douille en matière plastique faisant corps avec l'anneau de raclage. Un autre avantage consiste en le fait que l'élas- ticité du joint réalisant l'étanchéité vers l'espace inter- ne peut être mise à profit pour la réalisation d'un sup- port élastique de la douille de guidage, de manière à mini- miser les sollicitations radiales indésirées de la douille de guidage, ce qui conduit à une augmentation de la durée de vie de l'ensemble du dispositif de guidage et d'étanchéi- té. Les coûts de fabrication,aussi bien de la partie souple formant palier et dispositif d'étanchéité que de la partie rigide formant dispositif de raclage et de guidage, sont plus réduits que dans les réalisationsantérieures, qui utilisaient quatre pièces au lieu de deux. La douille de guidage avec anneau de raclage est démontable de l'extérieur pour être remplacée en cas d'usure. On aura soin, lorsque l'on mettra en place les nouvelles pièces, de les avoir préalablement graissées pour faciliter le glissement. 2574 1 47 REVENDICATIONS 1- Dispositif destiné à réaliser le guidage et 1' étanchéité de la tige d'un vérin, en particulier d'un vérin pneumatique, comportant un manchon de guidage, un anneau de raclage du côté extérieur et un anneau d'étanchéité du côté tourné vers l'intérieur du cylindre, caractérisé en ce que le manchon de guidage (5) est d'une seule pièce avec l'anneau de raclage (9) et sert au maintien de l'an- neau d'étanchéité (8), la rigidité de l'anneau de raclage (9) étant supérieure à celle de l'anneau d'étanchéité (8), l'anneau d'étanchaité (8) étant en matériau mou et l'anneau de raclage étant en matériau dur et raide. 2- Dispositif de guidage et d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon de guidage (5) est en matière plastique, spécialement en matière plastique dure, avantageusement renforcée par des fibres de verre. 3- Dispositif de guidage et d'étanchéité selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'anneau de racla- ge (9) est en matière plastique dure. 4- Dispositif de guidage et d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications i à 3, caractérisé en ce que l'anneau de raclage (9) est équipé d'une lèvre d'étanchéité (10) pressée radialement contre la tige de vérin (4). - Dispositif de guidage et d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'anneau d'étanchéité (8) est logé dans une excava- tion axiale (7) du manchon de guidage (5). - 6- Dispositif de guidage et d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'anneau d'étanchéité est en matériau caoutchouteux élastique et mou. 7- Dispositif de guidage et d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte, près de l'anneau d'étanchéité (8), un fourreau de maintien (12) qui emprisonne étroitement le 2574 1 47 manchon de guidage (5) en l'encerclant au moins sur une partie axiale de sa périphérie extérieure, de manière à diminuer les sollicitations radiales dudit manchon de gui- dage (5). 8- Dispositif de guidage et d'étanchéité selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'anneau d'étan- chéité et le fourreau de maintien (12) sont d'une seule pièce. 9Dispositif de guidage et d'étanchéité selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce que le manchon de guidage (5) et le fourreau de maintien (12) comportent respectivement au moins une nervure annu- laire (13) et au moins une gorge annulaire complémentaire, et en ce que le manchon de guidage (5) et le fourreau de maintien (12) sont de formes complémentaires. - Dispositif de guidage et d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le manchon de guidage (5) est équipé à sa périphé- rie d'au moins deux anneaux d'étanchéité et est emprison- né avec ceux-ci dans le couvercle (1) du vérin (2). 11- Dispositif de guidage et d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications i à 10, caractérisé en ce que l'anneau d'étanchéité (8) est une partie inté- grale du fourreau de maintien (12), ce dernier encerclant aussi au moins une partie axiale de la périphérie du man- chon de guidage (5) et diminuant au moins lessollicitations radiales du manchon de guidage. 12- Dispositif de guidage et d'étanchéité selon la revendication 11, caractérisé en ce que le manchon de guidage (5) est, dans une but de compensation des toléran- ces de fabrication, suspendu de manière oscillante et élas- tique dans le fourreau de maintien (12). 13- Dispositif de guidage et d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que l'anneau d'étanchéité (8) et le fourreau de main- tien (12) sont constitués en une matière plastique molle, en caoutchouc, ou analogue. 2574 1 47 14- Dispositif de guidage et d'étanchéité selon l'une quelconque des revendicationsl à 13, caractérisé en ce que le couvercle de vérin (1) est équipé d'un arrêt fixe (6) et d'un arrêt mobile et blocable (11) destinés à bloquer en position axiale le manchon de guidage (5), l' arrêt mobile et blocable (11) étant placé en surplomb sur la face du couvercle de vérin regardant vers l'extérieur.