Brevet FR2623865A1 — publié le 19890602

I Amortisseur pneumatique La présente invention concerne un amortisseur pneumatique, avec un piston pouvant coulisser dans un cylindre et présentant une tige de piston sortant de ce cylindre, avec un clapet antiretour formant. une admission, par l'intermédiaire duquel une chambre de pression formée dans le cylindre et délimitée par le piston est reliée à une source de pression externe, et avec un canal de sortie guidé à travers le piston. L'augmentation de la productivité d'une machine va souvent de pair avec l'augmentation de la vitesse des entraînements incorporés. Même des entraînements pneumatiques atteignent aujourd'hui des vitesses de 3 m/s et plus. Afin de maintenir les rudes chocs, bruits et vibrations dans des limites supportables, on a récemment, à côté des procédés depuis longtemps connus de conversion de l'énergie dans les positions finales par amortissement -pneumatique des positions finales ou par des amortisseurs hydrauliques, utilisé également des amortisseurs pneumatiques, et ce principalement lorsque, pour des raisons géométriques, un amortissement pneumatique ne peut pas être incorporé dans l'entraînement pneumatique linéaire. Les avantages de l'amortisseur pneumatiques résident avant tout dans son faible poids, dans sa possibilité d'utilisation à des fréquences supérieures,-et dans sa large insensibilité vis-à-vis d'une augmentation de la température de service. En outre, il est possible d'obtenir un début - d'amortissement plus doux. Au contraire de l'amortisseur hydraulique, il peut aussi et principalement être utilisé sans craintes dans l'industrie alimentaire et dans le domaine de la technique médicale, car il n'engendre pas de salissement. La transformation d'énergie par unité de temps est nettement supérieure à celle de l'amortisseur hydraulique. Un amortisseur pneumatique du type mentionné en introduction, connu par la demande de brevet allemand DE-27 30 860, présente, en plus d'un clapet antiretour du côté d'admission, une soupape de surpression réglable du côté de sortie. Cette dernière est nécessaire en partie pour faire sortir l'air comprimé dans la chambre de pression lors d'un choc, afin d'empêcher ainsi un retour élastique de la butée finale; en outre, cette soupape de surpression permet d'empêcher, à l'état non sollicité, une perte d'air sous pression entrant par le clapet antiretour. La soupape d'air sous pression, incorporée dans le piston ou encore dans la tige de piston, nécessite tout d'abord une construction complexe et coûteuse; en outre, un amortissement continu par la voie d'amortissement est à peine possible, car la soupape s'ouvre à partir d'une pression donnée dans la chambre de pression. Etant donné que cet instant d'ouverture dépend également, et non en dernier lieu, de la pression d'alimentation dans la chambre de pression, on obtient, pour une pression d'alimentation différente, des propriétés d'amortissement différentes. La présente invention a donc pour but de fournir un amortisseur pneumatique du type mentionné en introduction qui, avec une structure plus simple et plus économique, présente des propriétés d'amortissement uniformes, qui sont indépendantes de la pression d'alimentation réglée dans la chambre de pression. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le canal de sortie traversant le piston relie la chambre de pression à une deuxième chambre cylindrique également délimitée par le piston, que cette dernière est reliée à l'air extérieur par l'intermédiaire d'au moins un canal supplémentaire et qu'il est prévu un joint d'étanchéité interrompant la liaison du canal de sortie avec le canal supplémentaire à une première position de butée du piston qui est atteinte lorsque le volume de la chambre de pression est maximal. Les avantages d'un tel amortisseur résident notamment en ceci qu'une seule valve est nécessaire, à savoir le clapet antiretour, et que les propriétés d'amortissement ne sont déterminées, outre par la pression d'alimentation réglée dans la chambre de pression, que par les deux canaux de section restant toujours la même. Le joint d'étanchéité, actif à la première position de butée du piston, empêche, d'une manière simple, la perte d'air sous pression à l'état non sollicité de l'amortisseur. Selon une configuration supplémentaire avantageuse, le joint isolant les deux canaux à la première position de butée est configuré en joint d'étanchéité annulaire, qui divise, à cette position de butée, la deuxième chambre cylindrique en deux régions mutuellement étanchéifiées, le canal de sortie débouchant dans l'une des régions et le canal supplémentaire dans l'autre région. Le joint d'étanchéité peut être inséré soit dans le côté frontal du piston qui est tourné vers la deuxième chambre cylindrique, soit dans la paroi intérieure frontale du cylindre qui est tournée vers ce côté frontal du piston. De cette manière, d'une part, on obtient un très bon effet d'étanchéité et, d'autre part, on peut utiliser des joints d'étanchéité annulaires ou encore des joints toriques de série. Selon une autre alternative avantageuse, le joint d'étanchéité peut aussi entourer l'embouchure du canal de sortie ou du canal supplémentaire dans la deuxième chambre cylindrique, une face de butée, fermant cette embouchure à la position de butée, étant prévue. Enfin, le joint d'étanchéité, configuré en joint d'étanchéité annulaire, peut aussi être inséré dans le côté frontal du piston qui est tourné vers la deuxième chambre cylindrique ou dans la paroi intérieure frontale du cylindre qui est tournée vers ce côté frontal du piston et fermer, à la position de butée, le canal débouchant à distance radiale correspondante sur la face respectivement en vis-à-vis. Dans toutes ces solutions alternatives, l'isolement des deux canaux par le joint d'étanchéité est supprimé par un déplacement minime hors de la première position de butée, de sorte que, lors d'un choc à amortir, la section d'écoulement constante des deux canaux devient immédiatement opérationnelle, laquelle assurer un amortissement uniforme. D'une manière avantageuse, le clapet antiretour est prévu sur ou dans la paroi cylindrique délimitant du côté frontal la chambre de pression et il présente un poussoir qui peut coulisser axialement à travers le piston, à l'encontre de la force d'un ressort, vers l'obturateur du clapet qui, à l'état de base, s'étend dans la chambre de pression et qui, à une deuxième position de butée du piston qui est atteinte lorsque le volume de la chambre de pression est minimal, fixe l'obturateur dans le siège du clapet au moyen de ce piston. De cette manière, il n'apparaît pas non plus de perte d'air sous pression à cette position de butée, attendu que le clapet antiretour demeure maintenu fermé de manière forcée par le poussoir. La force de maintien du piston à cette position est ici indépendante de la pression régnant sur le clapet antiretour, mais elle est exclusivement déterminée par la force du ressort. Cela garantit également un décollage fiable du piston hors de la position finale, lorsque la force cesse d'être exercée sur ce piston. A la suite de ce décollage, de l'air peut à nouveau s'écouler du clapet antiretour dans la chambre de pression et ramener le piston à la première position de butée, suite à la pression de refoulement qui s'établit ainsi. Le poussoir est opportunément guidé dans un évidement de guidage, et il présente un canal reliant la chambre de pression à la chambre du clapet antiretour, canal par l'intermédiaire duquel l'air sous pression peut s'écouler dans la chambre de pression quelle que soit la position du poussoir. Une partie élargie du genre piston, prévue à l'extrémité du poussoir qui est située du côté de la chambre du clapet, empêche le poussoir de tomber à l'extérieur, améliore son guidage et constitue une face d'appui pour le ressort. Dans le cas le plus simple, le poussoir peut être appuyé contre l'obturateur du clapet par l'intermédiaire de l'unique ressort. Mais afin d'optimiser la force de décollage et le comportement du clapet, il peut s'avérer opportun que le poussoir s'appuie du côté du logement par l'intermédiaire du ressort et que l'obturateur soit maintenu contre le siège du clapet au moyen d'un ressort supplémentaire. Les propriétés d'amortissement de l'amortisseur de chocs peuvent être réglées et optimisées d'une manière simple en munissant le le canal de sortie et/ou le canal supplémentaire d'un obturateur d'étranglement remplaçable. La donnée déterminante pour les propriétés d'amortissement est la pression d'alimentation réglée dans la chambre de pression au moyen de la source de pression externe. Cette dernière peut, par exemple, présenter une valve régulatrice de pression réglable par l'intermédiaire de lacquelle la pression d'alimentation, dans la chambre de pression, est réglée de façon que le piston atteigne précisément la deuxième position de butée par l'impact de la masse à amortir. Si l'énergie d'impact de la masse à amortir se modifie, la pression d'alimentation doit alors opportunément être à nouveau réglée, ce qui est du reste également fondamentalement nécessaire en vue de l'adaptation à des lieux d'installation différents. Dans certains cas particuliers, comme par exemple en présence d'une énergie d'impact se modifiant en permanence, ce réglage peut s'avérer très compliqué. Pour le reste, le réglage de la pression d'alimentation optimale ne pose pas de problèmes. L'exposé qui suit décrit plus en détails des exemples de réalisation de l'invention qui sont représentés sur le dessin annexé, dans lequel: Figure I est une vue en coupe longitudinale d'un amortisseur selon un premier exemple de réalisation de l'invention; Figure 2 est une représentation partielle en coupe longitudinale d'un autre amortisseur, selon un deuxième exemple de réalisation; Figure 3 est une représentation partielle, en coupe longitudinale, d'un autre amortisseur, selon un troisième exemple de réalisation; et Figure 4 est une représentation partielle d'un autre mode de réalisation du clapet antiretour. Dans l'exemple de réalisation représenté à la figure 1, un piston 10 est monté coulissant dans un cylindre 11. L'intérieur du cylindre 11 est divisé par le piston 10 en une chambre de pression 12 et une deuxième chambre cylindrique 13. Une tige de piston 14, assemblée au piston 10, s'étend de manière étanche à travers la paroi frontale 15 -à gauche sur le dessin- du cylindre 11. Pour l'étanchéification, un joint torique 16, s'appuyant périphériquement contre la tige de piston 14, est inséré dans la paroi frontale 15. Dans la face périphérique du piston 10 est également inséré un joint torique 17 assurant l'étanchéité du piston. Un canal de sortie 18 s'étend axialement à travers le piston 10, canal qui, à l'embouchure vers la chambre de pression 12, est configuré en alésage fileté élargi 19. Dans cet alésage est vissé un obturateur d'étranglement 20, qui détermine la résistance à l'écoulement à travers le canal de sortie 18. Afin de s'adapter à des conditions diverses, cet obturateur d'étranglement 20 peut être remplacé par d'autres obturateurs d'étranglement de sections d'écoulement différentes. Le canal de sortie 18 peut aussi être, par exemple, disposé coaxialement dans le piston 10, et être, par exemple, relié à la deuxième chambre cylindrique 13 par un alésage transversal prévu sur l'embase de la tige de piston. Dans ce cas, afin d'améliorer l'uniformité de l'écoulement, il serait opportun de prévoir un canal annulaire sur la périphérie extérieure de la tige de piston 14. Sur le côté intérieur de la paroi frontale de gauche 15 est disposé un bourrelet d'étanchéité 21 s'étendant dans le sens axial qui, à la première position de butée représentée du piston 10, est en engagement avec un joint d'étanchéité annulaire 22 qui est inséré dans le côté frontal du piston 10 qui est tourné vers la deuxième chambre cylindrique 13. A cette première position de butée, la deuxième chambre cylindrique 13 est donc divisée en deux régions mutuellement étanchéifiées. Tandis que le canal de sortie 18 débouche dans la région intérieure, deux canaux supplémentaires 23 s'étendent radialement vers l'extérieur à partir de la région extérieure, en traversant la paroi périphérique du cylindre 11. Le nombre de ces canaux supplémentaires 23 peut,-bien sûr, varier, la région extérieure de la deuxième chambre cylindrique 13 pouvant aussi être reliée à l'air extérieur par l'intermédiaire, par exemple, d'au moins un alésage axial traversant la paroi frontale de gauche 15. En variante à l'agencement représenté, il est également possible, selon un mode de réalisation plus simple, de se passer du bourrelet d'étanchéité 21, le joint d'étanchéité annulaire 22 devant alors dépasser légèrement du côté frontal du piston. Une autre possibilité de subdivision de la deuxième chambre cylindrique 13 consiste également à insérer le joint d'étanchéité annulaire 22 dans la paroi frontale de gauche 15, et à disposer, à volonté, un bourrelet annulaire sur l'endroit en vis-à-vis du côté frontal du piston. Un clapet antiretour 25 est disposé dans la paroi frontale de droite 24 du cylindre 11I. Ce clapet antiretour est constitué pour l'essentiel d'une chambre 26, dans laquelle un obturateur en forme de bille 27 est pressé par la force d'un ressort 28 contre un siège 29. Le ressort 28 est appuyé contre une partie élargie du genre piston 30 d'un poussoir 31, la partie élargie du genre piston 30 étant disposée coulissante dans la chambre de clapet 26, tandis que la partie restante du poussoir 31, de diamètre plus petit, s'étend à travers un évidement de guidage 32 jusque dans la chambre de pression 12, avançant de quelques millimètres par exemple dans cette chambre. Le poussoir 31 est lui-aussi maintenu à cette position par la force du ressort 28. Un canal 33 s'étend axialement à travers la partie élargie du genre piston 30, canal qui autorise l'écoulement d'air sous pression de la chambre de clapet 26 vers la chambre de pression 12. Le clapet antiretour 25 peut être raccordé d'une manière non représentée, à une source de pression, par un branchement 34 s'étendant vers l'extérieur, une valve régulatrice de pression réglable étant opportunément montée entre le branchement et la source afin de régler la pression fournie. Les figures 2 et 3 représentent d'autres agencements possibles pour l'étanchéification du canal de sortie 18 à la première position de butée. Selon la figure 2, l'embouchure du canal de sortie 18 est entourée par une rainure annulaire dans laquelle est inséré un joint d'étanchéité annulaire 40. A la position de butée, ce joint annulaire 40 s'applique en étanchéité contre le côté intérieur de la paroi frontale de gauche 15. Dans la mesure o le piston est conçu sans possibilité de rotation, ce joint annulaire 40 peut aussi être inséré à l'endroit correspondant du côté intérieur de la paroi frontale de gauche 15 et, à la première position de butée, s'appliquer en étanchéité contre le côté frontal du piston 10 en vis-à-vis. Dans l'exemple de réalisation représenté à la figure 3, un joint d'étanchéité annulaire 41 disposé concentriquement au piston 10 est inséré dans le côté intérieur de la paroi frontale de gauche 15, la distance entre ce joint annulaire 41 et l'axe médian correspondant à la distance correspondante entre le canal de sortie 18 et l'axe médian, de sorte qu'à la première position de butée, le joint annulaire 41 ferme en étanchéité l'embouchure du canal de sortie 18. Un canal supplémentaire 23 s'étend axialement à travers la paroi frontale de gauche 15. Les exemples de réalisation représentés servent d'amortisseurs pneumatiques. Par l'intermédiaire du branchement 34 et du clapet antiretour , la chambre de pression 12 peut être alimentée avec une pression d'alimentation réglable, cette pression d'alimentation pouvant être réglée, par un régulateur de pression tel qu'une valve régulatrice de pression réglable ou similaire, en fonction des caractéristiques d'amortissement souhaitées et des chocs à amortir rencontrés. A la position représentée, cette pression d'alimentation maintien le piston 10 en étanchéité à la première position de butée, de sorte que cette pression d'alimentation ne peut pas s'échapper par les canaux supplémentaires 23. Si un choc à amortir est alors transmis par l'intermédiaire de la tige de piston 14 sur le piston 10, ce dernier s'éloigne de la première position de butée représentée en réduisant le volume de la chambre de pression. Ce faisant, d'une part le volume dans la chambre de pression 12 est comprimé, et d'autre part la pression peut s'échapper par l'intermédiaire de l'obturateur d'étranglement 20, du canal de sortie 18 et des canaux 23. La section de l'obturateur d'étranglement 20 a ici une influence déterminante sur le comportement d'amortissement, la section d'écoulement restant constante indépendamment de la pression d'alimentation réglée et de la position du piston 10. Le réglage de la pression d'alimentation et le choix de l'obturateur d'étranglement 20 doivent être accomplis de façon que le piston 10 atteigne la deuxième position de butée opposée avec une vitesse diminuant jusqu'à zéro, pour éviter ainsi un choc en retour et des vibrations à la position finale. Le piston 10, en atteignant la deuxième position de butée sur la paroi frontale de droite 24, pousse le poussoir 31 dans la chambre de clapet 26, et le poussoir, en position rentrée, bloque l'obturateur 27 contre le siège de clapet 29. La poursuite de l'alimentation depuis la source de pression est ainsi empêchée, de sorte qu'il ne se produit pas, non plus à cette position, de pertes de fluide de pression. Indépendamment de la pression présente au branchement 34, le piston 10 ne doit être maintenu à cette deuxième position de butée qu'à l'encontre de la force du ressort 28. Si la force de maintien cesse d'être exercée, le piston est alors éloigné de la deuxième position de butée par la force du ressort 28 et par l'intermédiaire du poussoir 31, de sorte que du fluide de pression peut maintenant à nouveau s'écouler dans la chambre de pression, initialement de petite taille. Suite à la pression de refoulement qui s'établit ainsi, le piston est repoussé à la première position de butée, à laquelle il s'applique à nouveau en étanchéité. En variante à l'agencement représenté, la sollicitation par ressort du poussoir 31 et de l'obturateur 27 peut aussi être réalisée par deux ressorts distincts présentant des caractéristiques élastiques différentes, dans la mesure o les forces de ressort respectivement nécessaires sont différentes. Ces deux peuvent s'appuyer contre des gradins de la chambre de clapet 26, ou bien un des deux ressorts peut, comme représenté, être disposé entre le poussoir 31 et l'obturateur 27. En outre, la région du poussoir 31 qui s'étend à travers l'évidement de guidage 32 peut aussi présenter un diamère adapté à cet évidement de guidage 32. Dans ce cas, un canal axial peut être nécessaire, qui assure l'accès de la chambre de clapet 26 à la chambre de pression 12. La figure 4 est une représentation partielle d'un autre mode de réalisation d'un clapet antiretour 25 inséré dans la paroi frontale de droite 24. Les éléments non représentés correspondent à ceux de la figure 1; il est bien sûr également possible ici d'utiliser deux ressorts distincts. Les pièces identiques ou jouant un rôle identique portent les mêmes références numériques que précédemment,. et ne seront pas à nouveau décrites. L'ensemble du clapet antiretour peut aussi être configuré en unité indépendante, vissée en tant que telle dans la paroi frontale. Le poussoir 31 est maintenant guidé, en application étanche, dans l'évidement de guidage 32, et il présente,en direction de l'obturateur 27, un prolongement 50 qui actionne ce dernier. Une rainure longitudinale extérieure 51 prévue sur le poussoir 31 ne s'étend pas entièrement jusqu'au côté frontal de ce poussoir 31 qui est tourné vers la chambre de pression 12; elle sert, à la place du canal 33, de passage pour l'air sous pression entrant par l'intermédiaire du clapet antiretour 25. L'avantage de cet agencement réside en ceci que, lors d'un actionnement du poussoir 31 par le piston 10, le passage par la rainure longitudale 51 est déjà isolé au bout d'une très faible course accomplie, de sorte que, bien que l'obturateur 27 soit encore décollé du siège de clapet 29, l'air sous pression ne peut déjà plus continuer à s'écouler, abstraction faite de la petite fente de guidage. Cela permet d'assurer que le piston peut atteindre et conserver sa position de butée. Les amortisseurs pneumatiques représentés et décrits ci-dessus peuvent, bien sûr,en principe,exercer également une action d'amortissement dans le sens inverse, soit donc non seulement lors de la course rentrante du piston, mais aussi lors de son extraction. Dans le second cas, les deux chambres cylindriques 13 et 12 et les dispositifs disposés dans ces chambres cylin- driques doivent bien évidemment être interchangés. REVENDICATIONS 1. Amortisseur pneumatique, avec un piston pouvant coulisser dans un cylindre et présentant une tige de piston sortant de ce cylindre, avec un clapet antiretour formant une admission, par l'intermédiaire duquel une chambre de pression formée dans le cylindre et délimitée par le piston est reliée à une source de pression externe, et avec un canal de sortie traversant le piston, caractérisé en ce que le canal de sortie (18) traversant le piston (10O) relie la chambre de pression (12) à une deuxième chambre cylindrique (13) également délimitée par le piston (10), en ce que cette dernière est reliée à l'air extérieur par l'intermédiaire d'au moins au canal supplémentaire (23), et en ce qu'il est prévu un joint d'étanchéité (22; 40; 41) interrompant la liaison du canal de sortie (18) avec le canal supplémentaire (23) à une première position de butée du piston qui est atteinte lorsque le volume de la chambre de pression est maximal. 2. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (22), configuré en joint d'étanchéité annulaire, divise, à la première position de butée, la deuxième chambre cylindrique (13) en deux régions mutuellement étanchéifiées, le canal de sortie (18) débouchant dans l'une des régions et le canal supplémentaire (23) dans l'autre région. 3. Amortisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (22) est inséré dans le côté frontal du piston (10) qui est tourné vers la deuxième chambre cylindrique (13) ou dans la paroi intérieure frontale du cylindre (11) qui est tournée vers ce côté frontal du piston et en ce que la face complémentaire de butée du joint d'étanchéité (22) est configurée, de préférence, en bourrelet annulaire (21). 4. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (40) entoure l'embouchure du canal de sortie (18) ou du canal supplémentaire dans la deuxième chambre cylindrique (13) et en ce qu'il est prévu une face de butée fermant cette embouchure à la première position de butée. 5. Amortisseur selon la revendication 1l caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (41), configuré en joint d'étanchéité annulaire, est inséré dans le côté frontal du piston (10) qui est tourné vers la deuxième chambre cylindrique (13) ou dans la paroi intérieure frontale du cylindre (I11) qui est tournée vers ce côté frontal du piston et ferme, à la première position de butée, le canal (respectivement 18 ou 23) débouchant à distance radiale correspondante sur la face respectivement en vis-à-vis. 6. Amortisseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le clapet antiretour (25) est prévu sur ou dans la paroi cylindrique (24) délimitant, du côté frontal, la chambre de pression (12) et en ce que le piston (10) ferme le clapet antiretour (25) ou l'accès à ce dernier à une deuxième position de butée qui est atteinte lorsque le volume de la chambre de pression est minimal. 7. Amortisseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le clapet antiretour (25) présente un poussoir (31) qui peut coulisser axialement à travers la paroi de fond (24) du cylindre (11), à l'encontre de la force d'un ressort, vers l'obturateur (27) du clapet antiretour (25), qui, de préférence, présente, à son extrémité située du côté de la chambre du clapet, une partie élargie du genre piston (30), qui, à l'état de base, s'étend dans la chambre de pression (12), et qui, à la deuxième position de butée, fixe l'obturateur (27) dans le siège (29) du clapet au moyen du piston (10). 8. Amortisseur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le poussoir (31) est guidé dans un évidement de guidage (32) et présente un canal (33; 51) reliant la chambre de pression (12) à la chambre (26) du clapet antiretour (25). 9. Amortisseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le canal (51), configuré de préférence en rainure longitudinale ouverte vers l'extérieur, débouche latéralement sur le côté extérieur du piston, dans la région de l'extrémité tournée vers la chambre de pression (12), et peu avant cette dernière et en ce que le poussoir est guidé, sensiblement de manière étanche, dans l'évidement de guidage (32). 10. Amortisseur selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le poussoir (31) s'appuie, du côté du logement, par l'intermédiaire du ressort, et l'obturateur est maintenu contre le siège du clapet au moyen d'un ressort supplémentaire. 11. Amortisseur selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le poussoir (31) est appuyé contre l'obturateur (27) par l'intermédiaire du ressort (28). 12. Amortisseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le canal de sortie (18) et/ou le canal supplémentaire (23) est muni d'un obturateur d'étranglement remplaçable.