Brevet FR2635361A1 — publié le 19900216

Vérin à commande par fluide à course linéaire et bras coulissant bloqué en rotation La présente invention concerne les vérins à commande par fluide simple ou double effet à course linéaire et à bras bloqué en rotation. Les vérins à commande par fluide à course linéaire comportent un bras coulissant qui dépasse d'un cylindre et qui est fixé à un piston se déplaçant en translation à l'intérieur du cylindre. Ils sont à simple effet lorsque le fluide comprimé n'alimente qu'une seule chambre située à l'intérieur du cylindre du côté du piston opposé au bras coulissant et ne permet de déplacer le piston que dans un seul sens, celui de la sortie du bras coulissant vers l'extérieur du cylindre, un ressort de rappel tendant à ramener le bras à l'intérieur du cylindre. Ils sont à double effet lorsque le fluide comprimé alimente à l'intérieur du cylindre deux chambres placées de part et d'autre du piston dont une est traversée par le bras coulissant, et permet de déplacer le piston dans les deux sens à l'intérieur du cylindre. La plupart du temps, le bras coulissant est libre en rotation car c'est une simple tige ronde qui coulisse dans l'axe du cylindre et qui est fixée dans l'axe d'un piston à section circulaire. Cependant, cette liberté de rotation est souvent une gêne car elle empêche de donner une position précise dans l'espace à un objet tenu uniquement par l'extrémité libre du bras coulissant. Aussi a-t-on déjà envisagé de la supprimer. Il est connu de supprimer la liberté de rotation du bras coulissant d'un vérin en lui donnant la forme d'une tige à section polygonale mais cela uniquement pour les vérins à simple effet et ressort de rappel où le bras coulissant ne traverse pas la chambre à fluide comprimé car on ne sait pas réaliser facilement une étanchéité sur une tige coulissante à section polygonale. Il est également connu de supprimer la liberté de rotation du bras coulissant d'un vérin en donnant au piston auquel il est fixé et à la paroi intérieure du cylindre une section en forme d'ellipse ou de árdioIde ne présentant pas de symétrie de révolution mais cela a l'inconvénient d'imposer la réalisation d'un profil intérieur spécial pour le cylindre que l'on ne sait obtenir que sur de faibles longueurs. I1 est aussi con de supprimer la liberté de rotation du bras coulissant d'un vérin en lui donnant la forme de deux tiges rondes parallèles fixées côte à côte à un même piston mais cela à l'inconvénient d'augmenter la section d'encombrement du bras coulissant du vérin. La présente invention a pour but un blocage en rotation du bras coulissant d'un vérin à commande par fluide qui ne présente pas les inconvénients précités. Elle a pour objet un vérin à commande par fluide à course linéaire et bras coulissant bloqué en rotation comportant - un corps de vérin cylindrique creux, - un équipage mobile comprenant un piston à axe creux se déplaçant en translation dans le corps du vérin sous l'action d'un fluide comprimé et un bras coulissant qui dépasse de l'une des extrémités du corps de vérin et qui est constitué d'une tige ronde creuse placée dans l'axe du corps du vérin, fermée en bout à son extrémité dépassant du corps du vérin et fixée à l'axe du piston de manière étanche et - une liaison par glissière entre l'équipage mobile et le corps du vérin comprenant une tige guide antirotation qui présente au moins un méplat longitudinal, qui est placée dans l'axe du corps du vérin cylindrique à l'intérieur du piston et du bras coulissant, et qui est fixée en bout à l'extrémité du corps du vérin opposée à celle traversée par le bras coulissant, et au moins un patin lié à l'équipage mobile glissant sur le méplat de la tige guide antirotation. De manière avantageuse, la tige guide antirotation a une section circulaire entaillée de dqux méplats diamétralement opposés et la liaison par glissière comporte deux patins qui sont fixés dans l'axe creux du piston de manière diamètralement opposés et qui glissent sur les deux méplats de la tige guide antirotation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor tiront de la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, cette description sera faite en regard du dessin dans lequel - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un vérin à commande par fluide selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe transversale selon la ligne II-II de la figure 1 et - la figure 3 est une vue partielle d'une coupe transversale selon la ligne III-III de la figure 1. Le vérin représenté dans les figures est un vérin pneumatique à commande par air, il comporte - un corps cylindrique creux d'axe longitudinal XX'constitué d'une paroi cylindrique 1 fermée à ses deux extrémités par des bouchons emboités 2, 3 constituant le nez et le fond du vérin, - une tige guide antirotation 4 avec des méplats longitudinaux 40, 41, placée à l'intérieur du corps du vérin, selon son axe XX', et fixée par une extrémité au bouchon 3 de fond de vérin et - un équipage mobile formé d'un piston 5 à axe creux qui coulisse dans le corps du vérin à la fois sur la surface intérieure de la paroi cylindrique 1 et sur la tige guide antirotation, et d'un bras 8 creux de vérin qui coulisse à l'intérieur du corps de vérin sur la tige guide antirotation 4 et est fixé par une extrémité ouverte 80 à l'axe creux du piston 5, et qui traverse le bouchon 2 constituant le nez du vérin pour présenter à 11 extérieur du vérin son autre extrémité 81 fermée par un embout 82. La paroi cylindrique 1 du corps de vérin a une section droite interne circulaire adaptée au coulissement du piston 5 à tête 50 de contour extérieur circulaire. Les bouchons 2 et 3 qui sont emboîtés aux extrémités de la paroi cylindrique 1 avec des joints annulaires 20, 30 garantissant l'étanchéité, sont fixés entre eux par un système de quatre tirants 10, 11, 12, 13 placés à l'extérieur de la paroi cylindrique 1 et visibles sur la coupe de la figure 2. La tige guide antirotation 4a, comme cela est visible sur les coupes des figures 2 et 3, une section circulaire entaillée de deux méplats longitudinaux 40, 41 diamètralement opposés et s'étend dans l'axe XX' du corps de vérin sur tout le trajet du piston 5. Son extrémité tournée vers le bouchon 3 de fond de vérin présente un trou axial borgne taraudé 42 permettant de la fixer en bout à l'aide d'une vis 43 munie d'un joint d'étanchéité 44 au fond d'un puits 31 creusé dans le bouchon 3, dans l'axe XX' du corps de vérin. Elle est bloquée en rotation par rapport au bouchon 3 de fond de vérin grâce à deux vis pointeaux 32, 33 qui viennent en appui sur les méplats 40, 41 et qui sont vissées dans des trous taraudés 34, 35 pratiqués radialement et en vis-à-vis dans la paroi latérale du puits axial 31 du bouchon 3 de fond de vérin. Le piston 5 à axe creux présente une tête cylindrique 50 prolongée de part et d'autre par deux bouts d'axe creux 51, 52 destinés, comme on le verra par la suite à des systèmes d'amortissement pneumatique de fin de course. Il est pourvu, à la périphérie de sa tête 50 qui vient au contact de la surface intérieure de la paroi cylindrique 1 du corps de vérin, de trois gorges circulaires 53, 54, 55 qui servent de logement à deux joints annulaires d'étanchéité 56, 57 encadrant une bague de frottement 58. Lé bout d'axe creux 51 du piston 5 tourné vers le bouchon 2 constituant le nez du vérin présente un alésage axial ajusté au diamètre extérieur du bras creux 8 du vérin. Il s'emmanche jointivement, pour éviter les fuites d'air, sur l'extrémité ouverte 80 du bras creux 8 du vérin qui pénétre jusqu'à l'intérieur de la tête du piston 5 où elle est bloquée à l'aide de deux vis 59, 60 placées dans des trous taraudés 61, 62, pratiqués radialement, en vis-à-vis, dans la périphérie de la tête 50 du piston 5 au fond de la rainure circulaire 54 de logement de la bague de frottement 58. L'autre bout d'axe creux 52 du piston 5 tourné vers le bouchon 3 de fond de vérin présente un alésage axial ajusté au diamètre extérieur de la tige guide antirotation 4 et qui rejoint, à l'intérieur de la tête 50 du piston 5, l'alésage axial de plus grand diamètre du bout d'axe creux 51 par un épaulement 63 servant de butée limitant la profondeur de l'emmanchement du piston 5 sur l'extrémité ouverte 80 du bras creux 8 du vérin. La paroi intérieure de cet alésage axial du bout d'arbre creux 52 est creusée de deux rainures longitudinales diamétralement opposées 64, 65 qui renferment des patins 66, 67 destinés à glisser sur les méplats 4e, 41 de la tige guide antirotation 4. Ces patins 66, 67 fixés par des vis 68, 69, 70, 71 à la paroi du bout d'axe creux 52 présentent eux-mêmes des rainures longitudinales 72, 73 laissant un libre passage d'air comprimé à l'intérieur du piston 5 en direction du volume intérieur clos du bras creux 8 du vérin. Le bras creux 8 du vérin qui est fixé par son extrémité ouverte 80 au piston 5 présente un alésage ajusté au diamètre extérieur de la tige guide antirotation 4 sur laquelle il est enfilé. Son extrémité libre 81, qui traverse en coulissant le bouchon 2 constituant le nez du vérin au travers d'un ajustage comportant un joint d'étanchéité annulaire 83, est obturée par un embout vissé 82, muni d'un joint d'étanchéité annulaire 89 qui constitue l'extrémité du bras coulissant du vérin auquel sont fixés les objets à déplacer par le vérin. Etant donné qu'il a la forme extérieur d'une simple tige ronde son encombrement est faible, analogue à celui des bras coulissants en forme de tige ronde des vérins ordinaires non bloqués en rotation. Le bouchon 3 de fond de vérin présente un alésage axial 36 ajusté au diamètre extérieur du bout d'axe creux 52 du piston 5 venant en vis-à-vis. Cet alésage 36 légèrement plus long que le bout d'axe creux 52 se termine par un épaulement menant au puits 31 plus étroit de fixation de la tige guide antirotation 4. Il reçoit, à proximité du puits 31, l'embouchure d'une conduite radiale 37 d'amenée d'air comprimé visible dans la coupe de la figure 2. Un petit canal 38 débouche dans le corps creux du vérin à proximité de l'embouchure de l'alésage 36 et mène à une soupape réglable 39 en communication avec l'extérieur du corps creux du vérin. Il constitue, avec la soupape 39, l'alésage 36 et le bout d'axe creux 52 du piston 5 qui y pénétre et l'obture, un système d'amortissement pneumatique de fin de course. Le bouchon 2 formant le nez du vérin a une longueur correspondant environ au double de la longueur du bout d'axe creux 51 du piston 5. Il est percé d'un trou axial de passage du bras creux 8 du vérin qui présente, à son embouchure externe au corps creux du vérin, un alésage 21 ajusté au diamètre extérieur du bras creux 8 du vérin et avantageusement de longueur au moins égale au double du diamètre extérieur du bras creux 8 et, à son embouchure interne au corps creux du vérin, un alésage 22 plus grand ajusté au diamètre extérieur du bout d'axe creux 51 du piston 5. L'alésage 22 de plus grand diamètre est légèrement plus long que le bout d'axe creux 51 du piston 5 et reçoit, au voisinage de l'épaulement 23 le raccordant avec l'alésage 21, l'embouchure d'une conduite radiale 24 d'amenée d'air comprimé.Comme le bouchon 3, le bouchon 2 comporte un petit canal non visible sur les figures qui débouche dans le corps creux du vérin à proximité de l'embouchure de l'alésage 22 et mène à une soupape réglable en communication avec l'extérieur du corps creux du vérin. Ce petit canal, la soupape, l'alésage 22 et le bout d'axe creux 51 du piston 5 qui y pénétre et l'obture constitue un système d'amortissement pneumatique de fin de course. En fonctionnement normal, une admission d'air comprimé par la conduite radiale d'amenée 37 du bouchon 3 de fond de vérin et une évacuation d'air par la conduite radiale d'amenée 24 du bouchon 2 formant le nez du vérin provoque une admission d'air comprimé dans le volume intérieur clos du piston 5 et du bras creux 8 du vérin et dans l'espace compris entre le piston 5 et le bouchon 3 de fond de vérin. Il en résulte un déplacement du piston 5 à l'encontre du bouchon 2 formant le nez du vérin et la sortie du bras creux 8 hors du corps du vérin. Un amortissement pneumatique se produit en fin de course lorsque le bout-d'axe creux 51 du piston 5 pénétre dans l'alésage 22 du bouchon 2 et empêche la libre évacuation de l'air contenu dans le corps creux du vérin entre le bouchon 2 et le piston 5 qui s'échappe alors par la soupape du système pneumatique d'amortissement.Inversement, une admission d'air comprimé par la conduite radiale d'amenée 24 du bouchon 2 formant le nez du vérin et une évacuation d'air par la conduite radiale d'amenée 37 du bouchon 3 de fond de vérin entraîne une admission d'air comprimé dans l'espace compris entre le piston 5 et le bouchon 2 qui provoque un déplacement du piston 5 à l'encontre du bouchon 3 de fond de vérin et la rentrée du bras creux 8 dans le corps du vérin. Un amortissement pneumatique se produit en fin de course lorsque le bout d'axe creux 52 du piston 5 pénétre dans l'alésage 36 du bouchon 3 et empêche la libre évacuation de l'air contenu dans le corps creux du vérin entre le bouchon 3 et le piston 5 qui ne peut plus s'échapper que par la soupape 39. Au cours de ses mouvements de va et vient à l'intérieur du corps creux du vérin, le piston 5 conserve toujours la même position angulaire qui lui est imposée par le coulissement de ses patins 66, 67 sur les méplats longitudinaux 40, 41 de la tige guide antirotation 4 et il en est de même pour le bras creux 8 du vérin qui est lié au piston 5 et présente toujours la même position angulaire tout au long de sa course bien qu'il ait la forme extérieure d'une tige ronde comme les bras coulissants des vérins ordinaires non bloqués en rotation. On remarque qu'un dispositif d'étanchéité entre le piston 5 et la tige guide antirotation 4 est inutile puisque celle-ci est logée dans un espace clos constitué des volumes intérieurs du piston 5, du bras creux 8 et du bouchon 3 du vérin, et que la présence d'air comprimé à l'intérieur du bras creux 8 lorsqu'il est en extension à l'extérieur du corps du vérin, cette présence d'air étant obtenue grâce aux rainures 72, 73 des patins 66, 67, permet de le rigidifier et par conséquent de diminuer sa flèche et d'obtenir un effort de poussée supérieur du fait même que la surface sur laquelle s'exerce la pression du fluide est plus importante. On peut, sans sortir du cadre de l'invention modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1/ Vérin à commande par fluide à course linéaire et bras coulissant bloqué en rotation, caractérisé en ce qu'il comporte - un corps de vérin cylindrique creux (1, 2, 3), - un équipage mobile comprenant un piston (5) à axe creux se déplaçant en translation à l'intérieur du corps du vérin (1, 2, 3) sous l'action d'un fluide comprimé et un bras coulissant (8) qui dépasse de l'une (2) des extrémités du corps de vérin (1, 2, 3) et qui est constitué d'une tige ronde creuse, fermée en bout à son extrémité (81) dépassant du corps du vérin (1, 2, 3) et fixée en bout, par son autre extrémité (80) à l'axe creux du piston (5) de manière étanche et - une liaison par glissière entre l'équipage mobile et le corps du vérin comprenant une tige guide antirotation (4) qui présente au moins un méplat longitudinal (40, 41), qui est placée à l'intérieur du corps de vérin (1, 2, 3) dans l'axe de celui-ci, à l'intérieur du piston (5) et du bras coulissant (8) et qui est fixée en bout à l'extrémité (3) du corps de vérin (1, 2, 3) opposée à celle (2) traversée par le bras coulissant (8), et au moins un patin (66, 67) lié à l'équipage mobile glissant sur le méplat (40, 41) de la tige guide antirotation (4). 2/ Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige guide antirotation (4) présente deux méplats longitudinaux (40, 41) diamétralement opposés. 3/ Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit patin (66, 67) est fixé à l'intérieur de l'axe creux du piston (5). 4/ Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit patin (66, 67) présente une rainure longitudinale (72, 73) servant de passage au fluide comprimé.