Brevet FR2650041A1 — publié le 19910125

L'invention concerne un amortisseur de fin dé course utilisé pour ambrtfr le mouvement de l'actionneur d'une machine quand celui-ci arrive en fin de course, mais aussi pour freiner son mouvement pendant la course afin que sa vitesse soit sensiblement. constante. Les aaortisseurs oléopneumatiques de fin de course comprennent, en général, un cylindre dans lequel coulisse un piston. En arrivant en fin de course, ce piston obture une ouverture dont la section de fuite du fluide, généralement de l'huile, est progressivement diminuée au fur et à mesure de l'avancement du piston. I1 en résulte une force de freinage qui permet d'absorber progressivement toute l'énergie cinétique acquise par le piston. De tels amortisseurs sont, par exemple, décrits dans les documents FR-A-2 317 532 et FR-A-2 403 491. Par ailleurs, il existe des régulateurs de vitesse de mobiles, également oléopneumatiques, basés sur le même principe que les amortisseurs décrits ci-dessus, mais dont la section de fuite du fluide reste constante lors du déplacement du piston et est réglable. Bien que basé sur le même principe, un amortisseur ne peut hêtre utilisé comme régulateur de vitesse, et vice versa. Pour certaines applications, en particulier celles utilisant une machine munie d'un actionneur pneumatique ou hydraulique, il est nécessaire de disposer d'un élément qui freine le mouvement de cet actionneur pendant sa course principale, évitant ainsi qu'il prenne une accélération trop importante due, par exemple, à la charge qu'il porte, et qui amortit l'arret de son mouvement en fin de course. Le but de l'invention est donc de prévoir un amortisseur oléopneuiatique de fin de course combiné à un régulateur de vitesse qui permette de réguler la vitesse d'un mobile, tel qu'un actionneur hydraulique ou pneumatique, à une vitesse dont la valeur est réglable et d'amortir ledit mobile en fin de course. L'4mortisseur oléopneumatiqua de fin de course de la présente invention comprend donc un fut, un fond avant, et un fond arrière et une tige pourvue d'un piston qui peut être soumise aux forces d'un actionneur et qui est prévue pour coulisser dans le fut 1. Selon une caratéristiqua de l'invention, cet amortisseur est constitué de trois unités: une unité d'amortissement servant à amortir -le mouvement de la tige en fin de course, une unité de freinage servant à rendre la vitesse de la tige sensiblement constante lorsqu'elle est soumise aux efforts de l'actionneur pendant sa course principale et une unité formant, avec le volume d'huile déplacé lors du déplacement de la tige, une capacité de volume constant quelque soit la position de la tige, ces trois unités étant montées en série. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'unité de freinage comprend une douille percée de trous de laminage, ces trous formant un étranglement pour le passage de l'huile Selon une autre caractéristique de l'invention, l'unité d'amortissement comprend une douille pouvant recevoir un clapet plat et une chemise dans laquelle peut coulisser, en fin de course de la tige, un piston, le clapet plat étant constitué diune rondelle plate dont une face est bombée et dont la périphérie présente des encoches s'obturant lorsque la face bombée est pressée contre un épaulement, et une aiguille dans l'axe et en prolongement du piston pouvant entrer dans l'alésage central du clapet plat, cette unité d'amortissement étant telle qu'en phase de retour de la tige en position de travail, l'huile passe dans les encoches du clapet plat pour pousser le piston et la tige, tandis qu'en phase amortissement, les encoches sont obturées et l'huile est contrainte de passer entre l'aiguille et l'alésage du clapet plat, ce qui crée une résistance à l'avancement de la tige et l'amortissement de fin de course. Selon, une autre caractéristique de l'invention, l'unité formant une capacité d'huile de volume constant est constituée d'un cylindre dans lequel peut coulisser un piston de rappel soumis à une surpression d'air continue, la capacité d'huile formée des volumes d'huile déplacé par la tige et le volume d'huile tampon dans le cylindre restant constant quelle que soit la position de la tige. Selon une autre caractéristique de l'invention, la douille percée des trous de laminage peut se déplacer en translation au moyen d'une vis de réglage, de telle sorte que, lorsque ladite douille se trouve dans sa position extrême avant, l'ensemble des trous de laminage soit découvert et permette à l'huile de passer du volume d'huile déplacé par la tige vers le volume tampon, alors que, lorsque ladite douille est dans sa position extrême arrière, seul un trou laisse passer l'huile du volume déplacé au volume tampon, les autres trous de laminage étant recouverts. Selon une autre caractéristique, l'unité de freinage comporte en outre un clapet permettant le passage de l'huile du volume tampon vers le volume déplacé, mais interdisant le passage inverse. Selon une autre caractéristique, l'amortisseur comporte un capteur magnétique monté sur la surface extérieure du cylindre pour détecter la présence d'un aimant fixé sur le piston de rappel de telle manière qu'il débouche sur la surface du piston tournée vers l'extérieur et qu'il se trouve en regard du capteur lorsque le piston est à l'arrière à proximité du couvercle du fond arrière. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparattront plus clairement à la lecture de la description d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 représente une coupe d'un amortisseur selon la présente invention, la Fig. 2a une vue en coupe du clapet plat de l'amortisseur selon l'invention, la Fig. 2b une 'vue de face du clapet plat de l'amortisseur selon l'invention, la Fig. 3 une vue de l'amortisseur selon la présente invention pendant la phase dite de rappel et, la Fig. 4 une vue de l'amortisseur de la présente invention pendant la phase de freinage. Sur la Fig. 1 est représenté un exemple de réalisation d'un amortisseur selon l'invention. Le corps principal de cet amortisseur est un cylindre constitué d'un fut 1, d'un fond avant 2 et d'un fond arrière 3, le fond avant étant celui qui se trouve du coté de la sortie de la tige 4 de l'amortisseur. Comme nous le verrons par la suite, cet -'ortisseur comprend principalement trois unités: une unité de freinage montée dans le fond arrière 3, une unité d'amortissement à l'avant du fond arrière 3 et une unité formant une capacité d'huile de volume constant et montée autour du. fond arrière 3. L'unité de freinage est montée à l'extrémité arrière de l'amorti'sseur et est constituée d'une douille 5 pouvant coulisser dans le fond arrière 3 et bloquée en rotation au moyen d'un ergot 6 au droit d'une rainure longitudinale 7. Cette douille 5 est entraînée en translation par une vis de réglage 8 au moyen du filetage 9, cette vis étant bloquée en translation par un épaulement 10 prenant appui sur le couvercle 11 du fond arrière 3 ainsi que sur le fond arrière 3. La douille 5 est munie d'une seconde rainure longitudinale 12 ne débouchant que sur l'arrière. A l'avant de cette rainure 12, des trous de laminage 13 percés radialement et alignés selon l'axe de la douille mettent en communication la rainure 12 et un volume interne 14.La longueur de la vis de réglage 8 est telle que, lorsque la douille 5, entraînée par la vis de réglage 8, se trouve dans-sa position extrême avant, 1' ensemble des trous de laminage 13 est découvert et permet le passage de l'huile du volume 14, déplacé par le mouvement de la tige 4, au volume engendré par la rainure 12, alors que, lorsque la douille 5 est en position extrême arrière, seul un trou 13 reste découvert et permet le passage de l'huile du volume 14 au volume engendré par la rainure 12, les autres trous de laminage étent recouverts par la vis de réglage 8. Sur l'axe de la vis de réglage est percé un trou borgne 15 recevant à son entrée une bille 16 formant un clapet de retour rapide. Ce clapet 16 est retenu à l'avant par une grille 17 bloquée par un circlip 18.Vers le fond du trou 15, est percé, radialement, un second trou 19 reliant le trou 15 et une gorge 20. Un trou 21 percé radialement dans le fond arrière 3 met en communication un volume d'huile 22 avec le volume engendré par la gorge 20, entre le fond arrière 3 et la vis de réglage 8. A l'avant du fond arrière 3 et juste à l'arrière du fût 1 se trouve l'unité d'amortissement. Elle est constituée d'une douille 23 présentant quatre rainures longitudinales 24 débouchant des deux cotés de la douille 23 et formant quatre canaux. La douille 23 est bloquée à l'avant par un épaulement 25 et à l'arrière par un circlip 26. Elle est percée, à l'arrière, d'un trou axial 27 d'un premier diamètre et débouchant à l'avant sur un second trou axial 28 d'un second diamètre, plus grand que le premier. Le trou de plus grand diamètre 28 reçoît, monté à force, sur sa partie avant une chemise 29 et sur sa partie arrière un clapet plat 30 libre de se déplacer axialement entre la chemise 29 et l'épaulement 31. Le clapet plat 30, représenté en coupe et de face aux Figs. 2a et 2b, est constitué d'une rondelle plate dont une des faces 32 est bombée et présente sur sa périphérie des encoches 33. I1 est réalisé dans un matOriau élastique pour que, sa face bombée 32 étant pressée contre l'épaulement 31, ses encoches 33 s'obturent. Dans l'alésage du fut l coulisse la tige 4 munie d'unpiston 34 et son joint 35, et guidée en translation par un coussinet 36 monté sur le fond avant 2 de l'amortisseur. Deux joints 37 et 38 montés sur le coussinet 36 assurent l'étanchéité au niveau du fond avant et un échappement 39 dans le fut l permet d'éviter toute surpression entre la tige 4 et le fut 1. Le jet d'air sortant de l'échappement 39 est dirigé sur le coté de l'amortisseur. La tige 4 se termine par un piston 40 muni d'un joint 41 et par une aiguille 42 en prolongement du piston 40. Celui-ci est prévu pour coulisser, en fin de course de la tige 4, dans la chemise 29. L'aiguille 42 est d'un diamètre voisin de celui du clapet plat 30 pour pouvoir y coulisser avec peu de Jeu et, comme on le verra par la suite, offrir un passage de faible dimension pour l'huile déplacée. L'aiguille 42 entre dans le trou 27 de plus faible diamètre de la douille 23. Autour du fond arrière 3 est montée la troisième unité qui est constituée d'un cylindre 43 dans lequel coulisse un piston de rappel 44 en forme d'anneau muni de joints 45. La partie arrière de ce cylindre est ferméespar le couvercle lu du fond arrière et la partie avant par un second couvercle 46 dans lequel est prévue une arrivée d'air sous-pression 47. Dans le volume 48 compris entre le couvercle 46 et le piston 44 est maintenue, de manière continue, une surpression d'air. Dans le volume 22 compris entre le couvercle arrière 11 et le piston 44 se trouve l'huile formant, avec le volume déplacé 14, une capacité d'huile de volume constant.Le volume d'huile 22 est, comme il a déj8. été mentionné, en' communication avec le volume 14 par les trous de passage 15, 19, 25 de la vis de réglage 8 et par le clapet 16, mais aussi par la rainure 12 et les trous de laminage 13. Le fonctionnement de l'amortisseur selon la présente invention est maintenant décrit en relation avec les Figs 3 et 4. Précisons dès maintenant que, du fait que les volumes d'huile 14 et 22 forment une capacité d'huile de volume constant, lorsque la tige 4 se trouve en position arrière, le piston de rappel 44 se trouve en avant. De même, lorsque la tige 4 est en position avant, le piston de rappel 44 se trouve à l'arrière du cylindre 43. Supposons, dans un premier temps, que la tige 4 se trouve enfoncée dans le fut 1, c'est-à-dire dans sa position extreme arrière (Fig. 3). La surpression d'air entre le couvercle 46 et le piston 44 est telle que, lorsque la tige n'est soumise à aucune possée de la part de l'actionneur (non représenté); le piston de rappel 44 soit déplacé vers le couvercle arrière Il et chasse l'huile du volume 22 vers le volume 14, le clapet de retour rapide 16 étant en position ouverte du fait du déplacement de l'huile. La pression de l'huile est transmise au piston 34 par les canaux latéraux 24 de la douille 23 et au piston 40 par le trou central 27 de la douille 23, repoussant le clapet plat 30 vers l'avant, celui-ci autorisant alors l'huile à passer par ses encoches latérales 33.Ainsi la pression de l'air sur le piston de rappel 44 est transmise aux pistons 34 et 40 de la tige 4 qui coulissent alors vers l'avant du fut 1. Lorsque l'aiguille 42 ne se trouve plus dans le trou central du clapet plat 30 et que le piston 40 est dégagé de la chemise 29, la pression de l'huile s'exerce sur le piston 40 en passant directement par le trou central du clapet plat 30. La tige 4 coulisse alors jusqu a sa position de travail et y est maintenue par la pression hydraulique qui s'exerce de manière continue sur les pistons 34 et 40. Cette pression a pour origine la pression pneumatique qui est exercée sur le piston 44. Quand l'actionneur vient ensuite avec force sur l'extrémité avant de la tige 4, celle-ci est repoussée vers l'arrière (Fig. 4). Les pistons 34 et 40 chassent l'huile du volume 14 par le seul passage maintenant possible, du fait de la fermeture du clapet 16 par déplacement de l'huile, c'est-à-dire par les trous de laminage 13. Il en résulte une force de freinage de la tige 4 qui s'exerce sur les pistons 34 et 40, cette force dépendant du nombre de trous laissés libres pour le passage de l'huile, ce nombre (ici quatre) ayant été fixé au moyen de la vis de réglage 8. L'huile ainsi chassée s'écoule vers le volume 22 en passant par la rainure 12 et le trou 21 et repousse le piston de rappel 44 vers l'avant. Ainsi, pendant une course importante ou l'actionneur reste en contact avec la tige 4, la vitesse de déplacement de cette tige, et uonc de l'actionneur, reste sensiblement uniforme par l'effet hydraulique dû au trous de laminage 13. Vers la fin de la course de la tige (voir Fig. 1), le piston 40 entre dans la chemise 23 et l'aiguille 42 dans le trou central du clapet plat 30. Du fait du déplacement de l'huile, La face arrière bombée 32 du clapet plat vient s'appliquer sur l'épaulement 31, ce qui a pour effet d'obturer ses encoches latérales 33. L'huile entrainée par le piston est alors contrainte à passer dans l'espace entre l'aiguille 42 et l'alésage du clapet plat 30, espace limité au jeu entre ces deux pièces. La force de résistance au déplacement de la tige 4 devient donc très importante et réalise ainsi l'amortissement de fin de course.Il faut noter ici que le piston de rappel 44, toujours soumis à la pression pneumatique, est repoussé, lors de cette phase, vers le couvercle avant 46, ce qui permet d'obtenir une progressivité dans l'amortissement de fin de course. Lorsque l'actionneur n'exerce plus sa poussée, la pression pneumatique sur le piston 44 permet à la tige 4 de revenir dans sa position de travail, comme il a été décrit précédemment. En cas de fuite d'huile, par le joint 35 par exemple, la tige 4 déplace un volume d'huile moins important et le piston de rappel 44 effectue sa course dans une zone située plus vers le couvercle arrière 11. On a prévu un capteur magnétique 49 monté sur la surface extérieure du cylindre 43 pour détecter la présence d'un aimant 50. Cet aimant est monté sur le piston de rappel 44, débouchant sur la surface du piston tournée vers l'extérieur, et se trouve en regard du capteur 49 lorsque le piston est à l'arrière près du couvercle 11. Lorsque la perte d'huile est suffisamment importante pour que le piston de rappel 44 n'effectue plus Sa course que vers le couvercle arrière 11, le capteur magnétique 49 détecte la présence de l'aimant 50 et peut aussi informer d'un manque d'huile et de la nécessité d'un complément de remplissage ou d'un changement du joint 35. Il ressort de la description qui vient d'être faite que l'amortisseur de l'invention est constitué de trois unités fonctionnelles montées en série: une unité de freinage constituée essentiellement du clapet 16 et des trous de laminage 13, une unité d'amortissement proprement dit constitué principalement du clapet plat 30 et de l'aiguille 42 et d'une unité formant une capacité d'huile maintenue à un volume constant grâce au piston 44. Notons enfin que l'unité de capacité d'huile pourrait être constituée de tout autre moyen équivalent dans le domaine de la technique. REVENDICATIONS 1) Amortisseur de fin de course oléopneumatique comprenant un fut 1, un fond avant (2), un fond arrière (3) et une tige (4) pourvue d'un piston 13A) qui peut être soumise à la poussée d'un actionneur et qùi est prévue pour coulisser dans le fut 1, caractérisé en ce qu'il est constitué de trois unités; une unité d'amortissement servant à amortir le mouvement de la tige (4) en fin de course, une unité de freinage servant à rendre la vitesse de la tige (4) sensiblement constante lorsqu'elle est soumise à la poussée de l'actionneur pendant sa course principale et une unité formant, avec le volume d'huile déplacé lors du déplacement de la tige (4), une capacité de volume constant quelque soit la position de la tige (4), ces trois unités étant montées en série. 2) Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de freinage comprend une douille (5) percée de trous de laminage (13), ces trous formant un étranglement pour le passage de l'huile. 3) Amortisseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'unité d'amortissement comprend une douille (23) pouvant recevoir un clapet plat (30) et une chemise (29) dans laquelle peut coulisser, an fin de course de la tige (4), un piston (40), le clapet plat (30) étant constitué d'une rondelle plate dont une face est bombée et dont la périphérie présente des encoches (33) s'obturant lorsque la face bombée est pressée contre un épaulement (31), et une aiguille (42) dans l'axe et en prolongement du piston (40) pouvant entrer dans l'alésage central du clapet plat (30), cette unité d'amortissement étant telle qu'en phase de retour de la tige en position de travail, l'huile passe dans les encoches du clapet plat (30) pour pousseur le piston (40) et la tige (4), tandis qu'en phase amortissement, ' les encoches (33) sont obturées et l'huile est contrainte de passer entre l'aiguille et l'alésage du clapet plat, ce qui crée une résistance à l'avancement de la tige (4) et l'amortissement de fin de course. 4) Amortisseur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qué l'unité formant une capacité d'huile de volume constant est constituée d'un cylindre (43) dans lequel peut coulisser un piston de rappel (44) soumis à une surpression d'air continue, la capacité d'huile formée des volumes d'huile (14) déplacé par la tige (4) et le volume d'huile tampon (22) dans le cylindre (43) restant constant quelle que soit la position de la tige (4). 5) Amortisseur selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la douille (5) peut se déplacer en translation au moyen d'une vis de réglage (8) de telle sorte que, lorsque ladite douille se trouve dans sa position extrême avant, l'ensemble des trous de laminage (13) soit découvert et permette à l'huile de passer du volume d'huile (14) déplacé par la tige (4) vers le volume tampon (22), alors que, lorsque la douille (5) est dans sa position extrême arrière, seul un trou laisse passer l'huile du volume déplacé (14) au volume tampon (22), les autres trous de laminage étant recouvert. 6) Amortisseur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'unité de freinage comporte en outre un clapet (16) permettant le passage de l'huile du volume tampon (22) vers le volume (14) déplacé, mais interdisant le passage inverse du volume (14) vers le volume (22). 7) Amortisseur selon l'une des revendications 4 à 6 caractérisé en ce qu'il comporte un capteur magnétique (49) monté sur la surface extérieure du cylindre (43) pour détecter la présence d'un aimant (50) fixé sur le piston de rappel (44) de telle manière qu'il débouche sur la surface du piston tournée vers l'extérieur et qu'il se trouve en regard du capteur (49) lorsque le piston est à l'arrière à proximité du couvercle (11) du fond arrière.