Brevet FR2663995A1 — publié le 19920103

VERIN ROTATIF HYDRSULIQUL L'invention concerne, d'une manière générale, les dispositifs de commande d'organes de sortie coaxiaux pivotant l'un par rapport à l'autre tels que les gouvernes d'avion par rapport à la voilure. L'augmentation de la vitesse (avions de chasse supersoniques), la furtivité (insensibilité à la détection radar) impliquent une continuité des surfaces (pas de saillie) de façon à perturber le moins possible l'écoulement aérodynamique. Pour atteindre ce résultat, trois familles de solutions sont utilisées : les vérins rotatifs à billes; les vérins rotatifs épicycloidaux; et les vérins rotatifs hydrauliques à palettes. La première famille pose des problèmes de poids. La deuxième famille pose des problèmes de rigidité, principalement si l'on veut avoir un couple important dans une épaisseur la plus faible possible. La troisième famille pose des problèmes de fuite (donc de rendement) difficile à résoudre. L'objet de la présente invention concerne un vérin hydraulique à piston mobile pouvant comporter des joints hydrauliques classiques donc sans fuites contrairement aux vérins à palettes de cette dernière famille. Le vérin rotatif hydraulique de l'invention, du type comportant un corps fixe à axe longitudinal et un arbre rotatif, ainsi qu'un système hydraulique à haute et basse pression, est caractérisé en ce qu'il comprend - un corps creux à alésage de section elliptique variant hélicoldalement suivant l'axe longitudinal et formant un volume intérieur fermé à ses extrémités par des moyens de fermeture frontale, - un arbre rotatif cylindrique à section elliptique monté en rotation dans le corps creux, - un piston libre à forme extérieure hélicoelliptique complémentaire d'une portion de surface de l'alésage du corps creux de façon à coulisser hélicorda- lement dans l'alésage, et comportant un alésage intérieur de section cylindro-elliptique complémentaire d'une portion de surface de l'arbre rotatif de façon à coulisser en translation le long de cet arbre, le piston séparant le volume intérieur du corps en deux chambres annulaires reliées au système hydraulique, moyennant quoi la haute pression introduite dans une chambre pousse le piston à se déplacer lnélicoidalement dans le corps et à entraîneur l'arbre en rotation. Grâce à la forme elliptique des sections, il est possible de disposer des joints sur le piston, ces joints pouvant être choisis parmi les joints circulaires standard utilisés dans les vérins hydrauliques classiques grâce à quoi on peut obtenir un glissement sans fuites. Le choix des matériaux et la forme des surfaces de contact peuvent permettre de minimiser le frottement de façon à obtenir un rendement satisfaisant avec ce type d'application. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante du mode de réalisation préféré, en liaison avec les dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale du vérin, correspondant à la ligne I-I de la figure 2, - la figure 2 est une coupe transversale du vérin, correspondant à la ligne II-II de la figure 1. Le vérin 1 est constitué d'un corps creux 2 fixe, solidaire par exemple de la voilure d'un avion. L'intérieur du corps 2 comporte un alésage 3 de section elliptique variant hélicoldalement suivant l'axe longitudinal 4 du vérin. A l'intérieur du corps 2 peut coulisser longitudinalement un piston 5 de forme extérieure elliptique, variant hélicoidalement suivant l'axe 4 comme le corps 2 lui-même. De la sorte, le coulissement longitudinal du piston 5 dans le corps 2 s'accompagne nécessairement d'un pivotement lié au mouvement hélicoidal. Le piston 5 comporte un alésage central 6 de forme elliptique, rectiligne suivant l'axe longitudinal 4. L'arbre de sortie 7 présente, au moins dans sa partie enfermée dans le vérin, une forme cylindrique à section elliptique conjuguée avec celle de l'alésage interne 6 du piston 5 de façon à permettre le coulissement de celui-ci sur l'arbre 7. L'arbre 7 est par ailleurs monté en rotation dans des paliers 8 solidaires du corps de vérin 2 à ses extrémités formant fermetures frontales. L'alésage 6 du piston 5 comporte une gorge annulaire ellipso-torique pouvant recevoir un joint ellipsotorique 9 assurant l'étanchéité avec l'arbre 7, tandis qu'une gorge ellipso-torique prévue à la surface extérieure du piston 5 reçoit un joint ellipso-torique 10 assurant l'étanchéité avec le corps du vérin. Le piston 5 sépare le volume intérieur du corps 2 en deux chambres annulaires qui peuvent être reliées de manière connue à des entrées et sorties haute et basse pression d'un système hydraulique. Le fonctionnement du vérin est le suivant. Sous l'effet de la haute pression hydraulique introduite dans l'une des chambres, le piston coulisse dans le corps 2 tout en pivotant pour suivre l'hélice que lui impose le corps 2. Le mouvement de rotation est transmis à l'arbre 7, conférant à celui-ci un mouvement de pivotement par rapport au corps 2. REVENDICATIONS 1. Vérin rotatif hydraulique, du type comportant un corps fixe (2) à axe longitudinal (4) et un arbre rotatif (7), ainsi qu'un système hydraulique à haute et basse pressions, caractérisé en ce qu'il comprend - un corps creux (2) à alésage (3) de section elliptique variant hélicoidalement suivant l'axe longitudinal et formant un volume intérieur fermé à ses extrémités par des moyens de fermeture frontale, - un arbre rotatif cylindrique (7) à section elliptique monté en rotation dans le corps creux (2), - un piston libre (5) à forme extérieure hélicoelliptique complémentaire d'une portion de surface de l'alésage (3) du corps creux (2) de façon à coulisser hélicoidalement dans l'alésage (3), et comportant un alésage intérieur (6) de section cylindro-elliptique complémentaire d'une portion de surface de l'arbre rotatif (7) de façon à coulisser en translation le long de cet arbre (7), le piston (7) séparant le volume intérieur du corps (2) en deux chambres annulaires reliées au système hydraulique, moyennant quoi la haute pression introduite dans une chambre pousse le piston à se déplacer hélicoidalement dans le corps (2) et à entraîner l'arbre (7) en rotation. 2. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que des joints toriques (9, 10) sont disposés sur le piston.