Brevet FR2641342A1 — publié le 19900706

VERIN D'ACTIONNEMENT A FLUIDE La présente invention concerne un vérin d'actionnement à fluide par exemple hydraulique ou pneumatique. Pour faire varier la vitesse relative du piston par rapport au cylindre des vérins d'actiQnnement, on fait varier la pression du fluide d'actionnement. Cette manière de faire nécessite la prévision de systèmes d'alimentation en fluide des vérins comprenant des moyens de commande adaptés pour pouvoir faire ces variations. La présente invention propose au contraire un vérin d'actionnement qui permet de faire varier la vitesse de déplacement de son piston par rapport à son cylindre sans moyens auxiliares de commande. Le vérin d'actionnement de l'invention comprend un cylindre dont lequel est mobile longitudinalement un piston et comprend entre ce piston et au moins une paroi radiale d'extrémité du cylindre une chambre à fluide et des moyens d'écoulement du fluide reliés à cette chambre. Conformément à la présente invention, lesdits moyens d'écoulement comprennent des moyens de limitation de l'écoulement du fluide lorsque le piston se déplace, au moins dans un sens, sur une partie de sa course. Selon l'invention, lesdits moyens de limitation agissent de préférence lorsque le piston se déplace sur une partie de sa course située du côté de ladite paroi radiale d'extrémité du cylindre. Selon l'invention, lesdits moyens d'écoulement peuvent avantageusement comprendre des moyens permettant d'éviter lesdits moyens de limitation lorsque le piston se déplace dans son autre sens. Ces moyens permettant d'éviter les moyens de limitation comprennent de préférence une soupape soumise à l'action d'un ressort. Dans une variante préférée de la présente invention, ladite paroi radiale d'extrémité dudit cylindre est munie d'une partie longitudinale en saillie engagée dans une cavité du piston et présentant un canal principal d'écoulement pour le fluide débouchant latéralement, de telle sorte que sur une partie de la course du piston, la paroi intérieure de la cavité de ce dernier est en vis-à- vis de l'ouverture périphérique dudit canal d'écoulement principal, l'espace s'étendant entre cette paroi intérieure de la cavité du piston et la paroi périphérique de ladite partie en saillie étant tel que, sur ladite partie de course du piston, l'écoulement du fluide est limité par rapport à son écoulement lorsque le piston se trouve sur son autre partie de course. Selon l'invention, la cavité du piston comprend de préférence une partie avant constituant ladite paroi intérieure et, au fond, une chambre intérieure reliée à ladite chambre à fluide par un canal ménagé dans le piston. Selon l'invention, ladite partie en saillie comprend de préférence un canal d'écoulement secondaire prolongeant ledit canal d'écoulement principal et débouchant dans ladite chambre intérieure du piston, au moins quand ladite paroi intérieure de la cavité du piston est en vis-à- vis de l'ouverture périphérique dudit canal d'écoulement principal, une soupape empêchant le fluide de s'écouler de la chambre intérieure de la cavité du piston vers le canal d'écoulement principal.. Dans une variante selon l'invention, une bague est montée dans la partie avant de la cavité du piston, cette bague formant ladite paroi intérieure de la cavité. Cette bague peut avantageusement être montée mobile radialement. Selon l'invention, le piston porte de préférence, à ses extrémités longitudinales, des bagues de frottement dans ledit cylindre. Dans une variante particulière, le cylindre porte une roue dentée en prise avec une crémaillère. longitudinale formée sur le piston en vue d'entraîner en rotation cette roue lors du déplacement longitudinal du piston. La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'un vérin hydraulique ou pneumatique d'actionnement décrit à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin sur lequel: - la figure 1 représente, en coupe longitudinale, un vérin d'actionnement conforme à la présente invention, dans laquelle le piston est dans sa position extreme gauche; 264 1342 - la figure 2 représente le vérin de la figure 1, le piston étant dans sa première position intermédiaire; - la figure 3 représente le vérin de la figure 1, le piston étant dans une seconde position intermédiaire - et la figure 4 représente le vérin de la figure 1, le piston étant dans une position extrême droite. Le vérin d'actionnement représenté sur les figures et repéré d'une manière générale par la référence 1 comprend un cylindre repéré d'une manière générale par la référence 2. Ce cylindre comprend une partie centrale cylindrique 3 ainsi que deux parties cylindriques d'extrémité 4 et 5 vissées dans la partie centrale 3. Sur les extrémités des parties cylindriques d'extré- mité 4 et 5 du cylindre 2 sont vissées des parois radiales 6 et 7. Dans le cylindre 2 est monté, mobile longitudinalement, un piston 8, formant ainsi de part et d'autre des chambres à fluide 9 et 10. Sur les parties périphériques d'extrémité du piston 8 sont montées des bagues de frottement 11 et 12 et des joints d'étanchéité 13 et 14 qui sont en appui contre la paroi intérieure cylindrique des parties cylindriques d'extrémité 4 et 5 du cylindre 2. Le vérin 1 comprend également, à l'intérieur et de part et d'autre dupiston 8, des moyens d'écoulement pour le fluide, repérés d'une manière générale par les références 15 et 15a, qui permettent l'arrivée et la sortie de fluide dans les chambres 9 et 10, au travers des parois radiales d'extrémité 6 et 7. Les moyens et 15a sont identiques mais montés de manière opposée. Le moyen d'écoulement 15 comprend une partie longi- tudinale en saillie 16 dont une extrémité est vissée dans un passage axial traversant 17 de la paroi radiale d'extrémité 6 du cylindre 2, cette partie étant cylindrique. La partie longitudinale en saillie 16 est engagée dans une cavité longitudinale cylindrique 18 du piston 8. Dans la partie d'entrée de cette cavité 18 est montée une bague 19 qui entoure la partie longitudinale en saillie 16 en ménageant entre elles un espace annulaire 20, cette bague étant maintenue d'une part par un épaulement 21 prévu dans la cavité 18 et d'autre part par une rondelle 22 fixée contre la face d'extrémité radiale du piston 8, de telle sorte que la bague 19 est mobile axialement par rapport au piston 8 afin d'absorber les mouvements radiaux éventuels du piston 8 par rapport au cylindre 2. En arrière de la bague 19, la cavité 18 du piston 8 présente, au fond, une chambre intérieure 23 qui est reliée à la chambre à fluide 9 par un canal longitudinal 24 ménagé dans le piston 8. Dans la partie longitudinale en saillie 16 est réalisé un canal d'écoulement principal 25 qui comprend un canal longitudinal 26 débouchant dans la passage 17 de la paroi radiale 6 du cylindre 2, passage qui peut être connecté à un conduit extérieur de fluide, ainsi qu'un canal radial 27 débouchant à la périphérie de la partie longitudinale en saillie 16. La partie longitudinale en saillie 16 présente également un canal secondaire 28 qui prolonge vers l'extrémité libre de cette partie 16 le canal 26 du canal d'écoulement principal 25 et qui présente un canal radial 29 débouchant à la périphérie de la partie longitudinale en saillie 16. Dans le canal d'écoulement secondaire 28 est prévue une soupape 30 fermant ce canal lorsqu'elle est en butée en direction du canal d'écoulement principal 25 sur un siège 31 tronconique, cette soupape 30 étant soumise dans ce sens à un ressort 32. Le moyen d'écoulement de fluide 15 présente les dispo- sitions suivantes. L'ouverture périphérique du canal radial 27 du canal d'écoulement principal 25 est disposée à distance d'un épaulement annulaire intérieur formant butée 33 de la paroi radiale d'extrémité 6 du cylindre 2, ménagée autour du passage axial 17 de cette paroi 6. Comme on le voit sur la figure 1, la longueur de la bague 19 montée dans la cavité 18 du piston 8 est telle que, lorsque la paroi radiale d'extrémité du piston 8 est en butée contre l'épaulement 33, cette bague 19 recouvre ou s'étend en vis-à-vis de l'ouverture périphérique du canal radial 27 du canal d'écoulement principal 25. De plus, au moins tant que la face intérieure de la bague 19 montée dans la cavité 18 du piston 8 s'étend en face ou en vis-à-vis de l'ouverture du canal radial 27 du canal d'écoule- ment principal 25, le canal radial 29 du canal d'écoulement secon- daire 28 débouche dans la chambre intérieure 23 du piston 8. En outre, l'espace annulaire 20 formé entre la bague 19 et la paroi périphérique de la partie longitudinale en saillie 16 est tel que lorsque cette bague 19 recouvre l'ouverture périphérique du canal radial 27 du canal d'écoulement principal 25, l'écoulement du fluide est limité par rapport à son écoulement lorsque cette bague 19 ne recouvre pas cette ouverture, c'est-à-dire lorsque le piston 8 est éloigné de l'épaulement 33 de la paroi radiale d'extrémité 6 du cylindre 2 au moins au delà de l'ouverture périphérique du canal radial 27. Comme on peut le voir sur les figures, les parties constitutives du moyen d'écoulement 15a, identique et symétrique au moyen d'écoulement 15 et prévu à l'autre extrémité du piston 8, portent les mêmes chiffres de références accompagnés de l'indice a. Les canaux radiaux 27 et 27a des moyens d'écoulement et 15a sont formés de telle sorte que le piston 8 présente une course centrale dans laquelle les.bagues 19 et 19a prévues dans les cavités 18 et 18a ne recouvrent pas les ouvertures périphériques de ces canaux radiaux 27 et 27a des canaux d'écoulement principaux et 25a. Le vérin 1 décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante. Dans la position visible sur la figure 1, l'extrémité gauche du piston 8 est en butée contre l'épaulement intérieur 33 de la paroi radiale d'extrémité 6 du cylindre 2. Si l'on amine un fluide sous pression dans le passage 17 de la paroi radiale d'extrémité 6, par une conduite non représentée sur Ies figures, ce fluide sous pression repousse la soupape 30 à l'encontre du ressort 31 et le fluide sous pression s'écoule par le canal longitu- dinal 26 du canal d'écoulement principal 25, par le canal d'écoule- ment secondaire 28 dans la chambre intérieure 23 de la cavité 19 et s'écoule au travers du pas.sage longitudinal 24 du piston 8, de la chambre intérieure 23 de la cavité 18 dans la chambre d'extré- mité 9. Le fluide s'écoule préférentiellement par ce circuit, plut8t que de s'écouler par le canal radial 27 et l'espace 20 du canal d'écoulement principal 25. Le piston 8 se déplace alors vers la droite en s'éloignant de la paroi radiale d'extrémité 6. Ce faisant, le fluide contenu dans l'autre chambre d'extrémité 10 s'écoule au travers du canal d'écoulement principal 25a de l'autre moyen d'écoulement 15a et est évacué au travers du passage 17a de l'autre paroi radiale d'extrémité 7, par une conduite non représentée sur les figures. Comme on le voit sur la figure 2, lorsque le piston 8 s'est déplacé longitudinalement de la distance séparant l'ouverture périphérique du canal radial 27 du canal d'écoulement principal et l'épaulement 33 de la paroi radiale d'extrémité 6, la bague 19 prévue dans la cavité 18 du piston 8 dégage l'ouverture périphé- rique de ce canal radial 27. Il s'ensuit que le fluide sous pression s'écoule directement dans la chambre d'extrémité 9 par le canal d'écoulement principal 25 formé par le canal longitudinal 26 et le canal radial 27 et que la soupape 30, sous l'effet du ressort 32, revient en butée contre son siège 31, fermant ainsi le canal d'écoulement secondaire 28. Sous l'effet de la pression du fluide, le piston 8 continue sa course vers la droite en s'éloignant de la paroi radiale d'extrémité 6, le fluide contenu dans l'autre chambre d'extrémité 10 continuant de s'écouler par le canal d'écou- lement principal 25a du moyen d'écoulement 15a. Comme on le voit sur la figure 3, lorsque la bague l9a du moyen d'écoulement 15a prévu à l'autre extrémité du piston 8 rencontre et recouvre l'ouverture périphérique du canal radial d'écoulement 27a du canal d'écoulement principal 25a, le fluide contenu dans la chambre 10 ne peut s'échapper par le canal d'écoule- ment principal 25a vers le passage de sortie 17a de la paroi radiale d'extrémité 7 qu'en passant dans l'espace 20a séparant la bague 19a prévue dans la cavité 18a du piston 8 et la paroi périphérique de la partie longitudinale en saillie 16a portée par la paroi radiale d'extrémité 7, la soupape 30a restant en appui contre son siège 31a. La pression d'alimentation de la chambre 9 ne changeant pas, le mouvement vers la droite du piston 8 se produit à une vitesse plus faible jusqu'à ce que l'autre paroi radiale d'extrémité de ce piston 8 vienne en butée contre l'épaulement 33a de la paroi radiale d'extrémité 7, cette position extrême étant visible sur la figure 4. Il ressort du fonctionnement qui précède que le mouvement du piston 8 de la gauche vers la droite sur les figures présente, pour une pression d'alimentation de la chambre d'extrémité 9, une première vitesse de déplacement au cours de laquelle le fluide contenu dans l'autre chambre d'extrémité 10 est évacué par le canal d'écoulement principal 25a et une deuxième vitesse de déplacement inférieure à la première au cours de laquelle le fluide de cette chambre 10 est évacué par le canal d'écoulement principal a mais en passant dans l'espace 20a séparant la bague 19a et la paroi périphérique de la partie longitudinale en saillie 16a. Le piston 8 est donc, dans la partie finale de son mouvement de la gauche vers la droite sur les figures, freiné. Pour produire le mouvement du piston 8 de la droite vers la gauche sur les figures, on alimente la chambre d'extrémité 10 au travers du passage 17a de la paroi radiale d'extrémité 7. Cette alimentation en fluide de la chambre 10 et l'évacuation du fluide de la chambre 9 se produisent dehanière symétrique à ce qui vient d'être décrit. Ce mouvement de la droite vers la gauche est donc également à deux vitesses. Comme on le voit sur les figures, la partie centrale du piston 8 présente une crémaillère longitudinale 34 qui est en prise avec une roue dentée 35 à axe transversal qui est disposé dans une partie en saillie 36 de la partie centrale 3 du cylindre 2 et qui est portée par cette dernière. Ainsi, lors du déplacement dans un sens ou dans l'autre du piston 8, la roue 35 est entraînée en rotation dans un sens ou dans l'autre. Grâce aux moyens d'écou- lement particuliers 15 et 15a, le mouvement rotatif de la roue 35 peut être freiné sur les parties terminales de ses mouvements alternatifs. Le vérin 1 qui vient d'être décrit peut être appliqué à chaque fois que l'on a besoin de freiner, en fin de course dans un sens ou dans l'autre, l'élément que le vérin est destiné à entraîner. Une application particulièrement intéressante se situe dans le domaine de l'entraînement des éléments de fermeture tels que portes ou portails. Le vérin 1 décrit ci-dessus comprend à ses deux extré- mités les moyens d'écoulement 15 et 15a. Il est bien entendu que ce vérin ne pourrait présenter qu'un seul de ces moyens d'écoulement de telle sorte que le mouvement du piston 8 par rapport au cylindre 2 ne serait freiné que dans la partie terminale de sa course dans un sens de déplacement et pas dans son autre sens. Comme on l'a décrit plus haut, le moyen d'écoulement 15, respectivement le moyen d'écoulement 15a, est en effet construit de manière à assurer une évacuation du fluide de la chambre à fluide 9 à laquelle il est associé dans une première condition, sur une partie de la course du piston 8, directement par le canal d'écoulement principal 25 et dans une seconde condition, sur une terminale de la course du piston, également par le canal d'écoulement principal 25 mais en passant dans l'espace 20 séparant la bague 19 de la cavité 18 du piston 8 et la partie en saillie 16, espace 20 dans lequel l'écou- lement du fluide est freiné. De plus, le moyen d'écoulement 15 est construit de manière à assurer, dans l'autre sens de déplacement du piston 8, une alimentation en fluide de la chambre à fluide 9 dans un premier temps par le-[tanal d'écoulement secondaire 28 et dans un second temps directement par le canal d'écoulement principal 25, sans être freiné par le moyen d'écoulement 15, tout le long de cette course. Dans le cas o l'on prévoit un seul moyen d'écoulement, l'extrémité du piston 8 ne comportant pas le moyen d'écoulement peut porter, de manière classique, une tige longitudinale de vérin. La présente invention ne se limite pas à l'exemple ci-dessus décrit. Bien des variantes de réalisation sont possibles sans sortir du cadre défini par les revendications annexées. 26413'4 REVENDICATIONS 1. Vérin d'actionnement (1) ccmprenant un cylindre (2) dont lequel est mobile longitudinalement un piston (8) et qui comprend entre ce piston et au moins une paroi radiale d'extrémité (6) du cylindre une chambre à fluide (9) et des moyens d'écoulement du fluide reliés à cette chambre, caractérisé par le fait que ces moyens d'écoulement (15) comprennent des moyens de limitation (19) de l'écoulement du fluide lorsque le piston (8) se déplace, au moins dans un sens, sur une partie de sa course. 2. Vérin selon la revendication 1, caractérisé par !0 le fait que lesdits moyens de limitation (19) agissent lorsque le piston se déplace sur une partie de sa course située du c8té de ladite paroi radiale d'extrémité du cylindre. 3. Vérin selon l'une des revendications 1 et 2, carac- térisé par le fait que lesdits moyens d'écoulement (15) comprennent des moyens (30) permettant d'éviter lesdits moyens de limitation (19) lorsque le piston se déplace dans son autre sens. 4. Vérin selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les moyens permettantKd'éviter les moyens de limitation comprennent une soupape (30) soumise à l'action d'un ressort (32). 5. Vérin selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite paroi radiale d'extrémité (6) dudit cylindre (2) est muni d'une partie longitu- dinale en saillie (16) engagée dans une cavité (18) du piston (8) et présentant un canal principal (25) d'écoulement pour le fluide débouchant latéralement, de telle sorte que sur une partie de la course du piston, la paroi intérieure de la cavité de ce dernier est en vis-à-vis de l'ouverture périphérique dudit canal d'écou- lement principal, l'espace (20) s'étendant entre cette paroi inté- rieure de la cavité du piston et la paroi périphérique de ladite partie en saillie (16) étant tel que sur ladite partie de course du piston, l'écoulement du fluide est limité par rapport à son écoulement lorsque le piston se trouve sur son autre partie de course. 6. Vérin selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la cavité (18) du piston (8) comprend une partie avant (19) constituant ladite paroi intérieure et, au fond, une chambre intérieure (23) reliée à ladite chambre à fluide (9) par un canal (24) ménagé dans le piston (8). 7. Vérin selon l'une des revendications 5 et 6, carac- térisé par le fait que ladite partie en saillie (16) comprend un canal d'écoulement secondaire (28) prolongeant ledit canal d'écou- lement principal (25) et débouchant dans ladite chambre intérieure (23) du piston (8), au moins quand ladite paroi intérieure de la cavité du piston est en vis-à-vis de l'ouverture périphérique dudit canal d'écoulement principal, une soupape (30) empêchant le fluide de s'écouler de la chambre intérieure (24) de la cavité (18) du piston vers le canal d'écoulement principal (25). 8. Vérin selon l'une quelconque des revendications à 7, caractérisé par le fait qu'une bague (19) est montée dans la partie avant de la cavité (18) du piston (8), cette bague formant ladite paroi intérieure de la cavité. 9. Vérin selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ladite bague (19) est montée mobile radialement. 10. Vérin selon lrune quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le piston (8) comprend, à ses extrémités longitudinales, des bagues de frottement (11, 12) dans ledit cylindre (2). 11. Vérin selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le cylindre (2) porte une roue dentée (35) en prise avec une crémaillère longitudinale (34) formée sur le piston (8) en vue d'entraîner en rotation cette roue lors du déplacement longitudinal du piston.