Brevet FR2619870A1 — publié le 19890303

La preésente invention a trait aux vérins hydrauliques à double ef- fet et elle concerne plus particulièrement (car c'est dans ce cas que son application semble devoir comporter le plus d'intérêt), mais non exclusivement, les vérins à course longue et à grande puissance. On sait que dans un certain nombre de cas pratiques il est néces- saire de commander un vérin hydraulique de façon à ce que la succession des déplacements de sa tige mobile respecte une consigne d'extension et de contraction déterminée, laquelle consigne est susceptible d'être programmée manuellement sur le clavier d'un automate d'asservissement ou d'être dictée par un ordinateur. A l'heure actuelle les asservissements de positionnement sont obtenus à l'aide de servo-valves de construction complexe et de fiabilité réduite; au surplus et par suite de la diffi- culté d'obtention d'un signal continu et exact de la position de l'organe mobile du vérin, la précision de l'asservissement réalisé est très grossière et ne peut convenir lorsqu'on a affaire à des vérins à course très longue. C'est à cet inconvénient que la présente invention entend remédier, et ce en dotant les vérins hydrauliques classiques du type à double ef- fet d'un système d'asservissement robuste, fiable et d'une précision très élevée. L'invention consiste essentiellement à fixer, aux lieu et place du fond qui ferme usuellement l'extrémité du cylindre opposée à celle qui est traversée par l'organe mobile, un carter formant support pour un arbre qui est orienté transversalement à l'axe longitudinal du vérin, et dont la partie centrale est angulairement solidaire d'un tambour d'en- traînement creusé d'une rainure hélicoidale pour l'enroulement d'un lien souple attaché au piston, tandis que les extrémités dudit arbre trans- versal portent l'une un ressort spirale pour le maintien constant sous tension du lien souple précité, l'autre un codeur absolu relié à un au- tomate de commande. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer: Fig. 1 est une vue en plan d'un vérin asservi réalisé confor- mément à l'invention. Fig. 2 illustre une variante de mise en oeuvre de l'invention. Fig. 3 est une coupe transversale à plus grande échelle sui- vant le plan indiqué en III-III en fig. 1. Fig. 4 est une coupe de détail suivant IV-IV (fig. 3). 2 2 6 2619870 Fig. 5 montre à plus grande échelle encore l'agencement de l'attache à double articulation, montée sur le piston pour La fixation de l'extrémité libre du lien souple. Fig. 6 est une coupe suivant VI-VI (fig. 5). Fig. 7 représente en coupe le bottier pour le ressort spirale et l'un des deux paliers de l'arbre. Fig. 8 est une coupe suivant VIII-VIII (fig. 7). En fig. 1 on a représenté en 1 le corps cylindrique d'un vérin hy- draulique à double effet, alimenté par deux canalisations d'extrémités 2 et 3. On aperçoit en 4 la tige mobile qui porte le piston 5, et en 6 et 7 les deux brides terminales dont l'une (dans le cas considéré celle ré- férencée 6), traversée par La tige 4, est utiLisée pour la fixation de l'ensemble contre un support fixe tel que 8, tandis que contre L'autre 7 est normalement appliqué le fond transversal qui ferme Le corps 1 de manière étanche. En fait, dans le vérin suivant l'invention ce fond est remplacé par un carter cylindrique 9 orienté co-axialement au corps 1, et qui est pourvu de deux brides d'extrémités dort l'une 9! est rapportée contre La bride 7 tandis que l'autre 9b reçoit le fond sus-mentionné, référencé 10. Il convient ici d'observer que l'invention est bien entendu appli- cable aux vérins dans lesquels le corps 1 est supporté, non pas par une bride d'extrémité 6, mais par des tourillons tels que ceux représentés en 11il en fig. 1, ou par une attache perforée du genre de celle représen- tée en 11'en fig. 2, laquelle attache, rendue solidaire de la bride 9b du carter 9, est alors conformée pour jouer le r8le de fond de fermetu- re. Comme montré en fig., 3, le carter 9 renferme un arbre 12 orienté transversalement à l'axe du corps 1 et sur La partie centrale duquel est claveté un tambour 13. La périphérie de ce dernier est creusée d'une gorge 13a à profil hélicoidal pour l'envidage régulier d'un lien souple formé par un câble inextensible 14 dont une extrémité est fixée à l'une des joues dudit tambour à l'aide d'une plaquette 15 (fig. 4), tandis que l'extrémité opposée est rendue solidaire de la face arrière du piston 5 par l'intermédiaire d'une attache 16 à double articulation. Fig. 5 et 6 illustrent de manière détaillée l'agencement de l'atta- che 16. Celle-ci comprend une patte 17 conformée pour assurer la fixa- tion de l'extrémité libre du cable 14; cette patte 17 pivote librement sur un arbre 18 orienté longitudinalement par rapport au piston 5 et au 3 t D261987 0 corps 1 et lui-même supporté par l'oreille 19a d'un manchon 19, lequel renferme deux roulements 20 qui assure la libre rotation dudit manchon 19 sur un axe 21 fiché axialement dans la face arrière du piston 5. On comprend que le système à double articulation de l'attache 16 permet au câble 14, au fur et à mesure de son envidage et de son dévi- dage sur le tambour 13, de rester toujours orienté dans un plan paral- lèle à l'axe longitudinal du vérin ainsi qu'au plan passant par tous les fonds de gorge 13a du tambour 13, sans aucune extension ou contraction de longueur, quel que soit l'enroulement dudit câble dans la gorge 13a. On observera en outre que ce système d'attache 16 affranchit totalement le câble 14 d'une éventuelle rotation du piston 5 à l'intérieur du corps 1 du vérin. Comme montré en fig. 3, l'arbre transversal 12 est monté dans deux roulements 22 qu'il traverse axialement pour coopérer d'un côté avec la partie mobile d'un codeur absolu 23, de l'autre avec un ressort de tension 24. Chaque roulement 22 est supporté par une douille 25 qui est rendue solidaire du carter 9 et qui renferme une pièce d'étanchéité 26. A la manière illustrée en fig. 7, chaque pièce 26 est équipée de deux joints annulaires 27 qui sont appliqués contre la périphérie de l'arbre 12 et qui sont séparés l'un de l'autre par un perçage radial 26a associé à un bouchon 26b pour le contrôle de l'étanchéité. Un joint extérieur 28 s'oppose à toute communication le lonc de la paroi interne de chacqL.e douille 25. L'arbre d'entrée du codeur absolu 23 est relié à l'extrémité de l'arbre 12 au moyen d'un raccord flexible anti-vibration 29 (fig. 3). A ce codeur 23 est bien entendu associé un automate (non représenté), agencé pour commander le distributeur qui assure l'actionnement du piston 5 dans l'un et l'autre sens, cet automate étant lui-même placé sous la dépendance d'un ordinateur pour le contrôle du positionnement dudit piston suivant la consigne envisagée. L'extrémité dépassante opposée de l'arbre 12 pénètre dans un bc!- tier ouvrant 30 (fig. 7), fermé par un couvercle amovible 31. Le res- sort 24 est constitué par une lame enroulée en spirale et mainterre entre deux joues 32 dont la partie centrale coopère avec des roulements 33 prenant appui contre un moyeu 34, lequel est claveté sur l'extrémité considérée de l'arbre 12. Contre la joue 32 qui est tournée en direction du couvercle 31 est rapporté, par exempte à l'aide de vis telles que 35, un flasque annulai- re 36 dont le bord extérieur est découpé d'ertailles radiales aptes à J4 6 12619870 être engagées sur des dents 30a prévues contre la paroi interne du bol- tier 30. La coopération de ces entailles et de ces dents 30a assure l'immobilisation angulaire des joues 32 à l'intérieur du boîtier 30. L'extrémité intérieure du ressort à Lame 24 est arrimée au moyeu 34 solidaire de l'arbre 12, tandis que l'extrémité extérieure est fixée à un petit levier 37 (fig. 8) librement engagé à pivotement sur une entre- toise tubulaire 38 portée par l'un des boulons 39 qui assemblent l'une à l'autre les deux joues 32. On comprend que l'ensertle formé par le ressort 24, les joues 32 et le moyeu 34 constitue une sorte de cartouche susceptible d'être très aisément montée et démontée en vue de son remplacement. L'action cons- tante du ressort spirale 34 sur l'arbre 12 assure la tension permanente du câble 14 au cours des déplacements alternatifs du piston 5 du vérin, en évitant radicalement tout défaut d'entraînement du codeur 23, lequel peut ainsi assurer un repérage parfaitement précis de la position dudit piston. On notera que l'invention se prête particulièrement bien à l'équi- pement des vérins existants puisqu'il suffit d'adapter au corps de ceux- ci le carter 9 aux lieu et place du fond qui ferme usuellement ce corps. IL doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalerts. 2 6 1 9 8 7 0 R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Vérin hydraulique à positionnement de tige mobile asservi, ca- ractérisé en ce qu'il comporte, au niveau de l'extrémité normElement fermée de son corps cylindrique (1), un carter (9) formant support pour un arbre (12) qui est orienté transversalement à l'axe longitudinal dudit corps et dont La partie centrale est angulairement solidaire d'un tambour d'entraînement (13) creusé d'une gorge hélico4dale (13a) pour l'enroulement d'un lien souple (14) attaché au piston (5), tandis que les extrémités dudit arbre (12) portent l'une un ressort spirale (24) pour le maintien constant sous tension dudit lien (14), l'autre un codeur absolu (23) associé à un automate de commande. 2. Vérin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le car- ter (9) présente un profil cylindrique et est pourvu de deux brides d'extrémités (9a et 9b) dont l'une est propre à se fixer contre la bride correspondante (7) du corps (1) tandis que l'autre reçoit un fond étan- che de fermeture (10). 3. Vérin suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, carac- térisé en ce que l'extrémité libre du lien souple (14) est rendue soli- daire de la face arrière du piston (5) par le moyen d'une attache (16) comportant deux axes parallèles de pivotement dont l'un (21) colncide avec l'axe dudit piston. 4. Vérin suivant l'une quelconque des revendications I à 3, carac- térisé en ce qu'entre l'arbre transversal (12) et le codeur (23) est interposé un raccord flexible anti-vibratior (29). 5. Vérin suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, carac- térisé en ce que le ressort spirale (24) est maintenu latéralement entre deux joues (32) montées folles sur un moyeu central (34) claveté sur l'arbre transversal (12), l'une desdites joues étant immobilisée angu- lairement à l'intérieur d'un bottier ouvrant (30-31). 6. Vérin suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'extré- mité intérieure du ressort spirale (24) est arrimée au moyeu (34) tandis que l'extrémité extérieure est solidaire d'un levier pivotant (37) porté par l'un des boulons (38) qui assemblent les deux joues (32). 7. Vérin suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, carac- térisé en ce qu'à chacun des deux roulements (22) qui supportent l'arbre transversal (12) dans le carter (9) est associée une pièce porte-joints (26) qui assure l'étanchéité dudit carter au niveau de cet arbre.