Brevet FR2682721A1 — publié le 19930423

La présente invention se rapporte à un vérin autobloquant pivotant perfectionné. La protection par brevet parallèle concerne, dans son objet, un vérin autobloquant à double effet formé d'une tige solidaire d'un piston à saillie cylindrique mobile dans un cylindre extérieur, présentant la caractéristique principale suivante. Ce vérin autobloquant se montre remarquable en ce que le piston est monté en contact mécanique de serrage par sa saillie cylindrique dans le cylindre, et libéré en mouvements dans ce cylindre par la dilatation de celui-ci apportée par la pression d'un fluide, le piston étant actionné dans un sens ou dans l'autre par un fluide moteur. Selon une autre caractéristique, l'extrémité de la tige du vérin autobloquant appuie par poussée sur la pièce à maintenir. Selon une autre caractéristique encore, l'extrémité de la tige du vérin autobloquant appuie sur la pièce à maintenir lors de l'effet de traction du vérin. Le présent perfectionnement porte sur un dispositif de commande en pivotement de la tige de ce type de vérin autobloquant. Pour diverses applications, en raison de la configuration générale, de la place disponible et de certaines contraintes d'ordre général, il s' avère préférable de faire travailler le vérin en traction. Le vérin est alors disposé tige vers le haut. Selon la présente invention, la tige appuie, après pivotement, sur une ou deux pièces simultanément lors de sa rentrée dans le corps du vérin par l'intermédiaire d'un bras de bridage, à sous face de conformation appropriée, monté à l'extrémité de la tige. Le pivotement inverse lors de la libération permet de dégager l'espace supérieur en vue de l'enlèvement de la pièce maintenue. Le vérin autobloquant pivotant perfectionné à dispositif de commande en pivotement de la tige selon l'invention se caractérise en ce que la tige est mobile à l'intérieur du piston, et immobilisée en translation par rapport à celui-ci, ladite tige comportant à son extrémité arrière un dispositif hydromécanique d'actionnement en pivotement. Les caractéristiques techniques et d'autres avantages de l'invention sont consignés dans la description qui suit, effectuée à titre d'exemple non limitatif sur un mode d'exécution en référence aux dessins accompagnants dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe longitudinale, selon la ligne I-I de la figure 2, du vérin autobloquant perfectionné selon l'invention ; . la figure 2 est une vue en plan du vérin autobloquant pivotant perfectionné selon l'invention ; la figure 3 est une vue en coupe transversale arrière, selon la ligne III-III de la figure 1, montrant le mécanisme d'actionnement en pivotement de la tige du vérin ;; . la figure 4 est une vue schématique en coupe verticale illustrative d'un exemple d'application les figures 5 à 12 sont les différents schémas d'une séquence de fonctionnement en regard d'une base de temps dont figures 5 à 8 : phase de bridage, figures 9 à 12 : phase de débridage. Pour des raisons de clarté, on décrira tout d'abord ci-après les différents éléments du vérin autobloquant constituant la base sur laquelle vient s'adapter le dispositif de pivotement, objet du présent perfectionnement. Le vérin autobloquant à double effet selon l'invention se compose d'un corps de vérin 1 comprenant classiquement une tige 2 solidarisée à un élément mobile cylindrique ou piston 3 se déplaçant dans un cylindre 4 sous l'effet de la pression d'un fluide moteur. Le piston 3 présente une saillie cylindrique 5, en contact avec la paroi interne en regard du cylindre 4, et à chacune de ses extrémités une section motrice de diamètre inférieur. Selon le concept général inventif, le piston 3 du vérin solidaire de la tige 2 est engagé par tout moyen approprié dans le cylindre extérieur 4 de diamètre légèrement inférieur. Ce cylindre lui sert, d'une part, de guide lors de ses déplacements, et d'autre part, de manchon d'enserrement pendant la période de blocage. La saillie cylindrique 5 du piston 3 du vérin est en contact, sur toute sa longueur, avec la paroi interne en regard du cylindre 4. Le piston 3 du vérin présente sur ladite saillie cylindrique extérieure 5 une seule rainure hélicoïdale 6. La saillie cylindrique extérieure 5 délimite de part et d'autre deux sections ou chambres d'extrémité 7 et 8 reliées hydrauliquement entre elles par la rainure hélicoïdale 6 destinée à les maintenir en équipression. I1 existe entre les surfaces cylindriques en regard un contact mécanique de serrage. Une pression d'huile appliquée sur la surface interne du cylindre 4 va déformer celui-ci en raison de l'élasticité du métal. Un volume intérieur, formé par les deux chambres d'extrémité 7 et 8 et la rainure hélicoïdale 6, est relié hydrauliquement par une entrée 9 (représentée uniquement sur les figures 2 et 3) à un fluide mis sur commande sous pression par un générateur approprié à travers un circuit de libération ( non représenté ) terminé par une purge 10. Ceci en vue de provoquer la dilatation permettant la libération du piston cylindrique 3. On peut envisager d'utiliser pour la libération du piston 3 le même fluide que celui utilisé pour le vérin. Le cylindre 4 est monté entre deux blocs mécaniques de fermeture d'extrémité, respectivement un flasque d'extrémité avant 11, et un flasque d'extrémité arrière 12, réunis mécaniquement entre eux par une pluralité de tiges d'assemblage telles que 13, par exemple quatre. Chaque flasque 11 et 12 comporte un épaulement 14 et 15 cylindrique sur lequel vient s'emboîter chacune des extrémités correspondantes du cylindre 4. Le flasque avant il sert de guide à la tige d'appui 2 qui le traverse, tandis que le flasque arrière 12 délimite, avec la section motrice arrière du piston 3 et celle de l'extrémité arrière de la tige 2, une chambre de poussée 16 en communication avec le fluide moteur sous pression par un orifice d'entrée/sortie 17. Le flasque avant 11 délimite, avec la section motrice avant du piston 3, une chambre de traction 18 en communication avec le circuit hydraulique moteur par un orifice d'entrée/sortie 19. Une étanchéité suffisante de la zone de blocage-libération du piston est prévue par des joints appropriés d'extrémité tels que 20 et 21. Des joints d'étanchéité 22 et 23 du type haute pression garnissent les gorges d'extrémité du piston. Un joint racleur 24 est placé dans le flasque d'extrémité avant 11 au niveau de sa traversée par la tige 2. Le piston 3 et les flasques de fermeture 11 et 12 constituent un véritable vérin double effet alimenté par son circuit hydraulique moteur de fluide sous pression qui débouche dans les chambres de poussée 16 et de traction 18. La tige 2 présente une tête 25 sur laquelle peut être monté tout élément approprié d'appui en poussée ou en traction. Plus particulièrement, on prévoit ici de monter sur l'extrémité extérieure de la tige un élément de bridage par traction de la tige. Cet élément est appelé bras de bridage 26 (représenté uniquement sur les figures 9 à 12). Selon le présent perfectionnement, la tige 2 du vérin est libre en pivotement dans le piston, grâce à un jeu approprié, et se trouve immobilisée en translation par un épaulement arrière 27 et par un jonc d'arrêt 28 monté sur la tige. Deux joints d'étanchéité 29 et 30 haute pression assurent l'isolation fluidique, entre les chambres de poussée 16 et de traction 18 pour l'un, et entre la chambre de traction 18 et l'extérieur pour l'autre. On prévoit, à l'une des extrémités du vérin, un mécanisme d'actionnement en pivotement 31 de la tige 2, permettant le dégagement d'une pièce à maintenir 32 (représentée uniquement sur la figure 4) après pivotement du bras de bridage 26 monté à l'extrémité extérieure de la tige 2 de vérin sur sa tête 25. Egalement selon le présent perfectionnement, le mécanisme d'actionnement en pivotement 31 est logé dans la cavité du flasque d'extrémité arrière 12 formant la chambre de poussée 16. Le mécanisme d'actionnement en pivotement 31 se compose d'un dispositif hydromécanique 33 à crémaillère 34 et pignon 35, destiné à faire pivoter la tige 2 du vérin sur elle-même, dans un sens et dans l'autre, sur une certaine déviation angulaire, par exemple un quart de tour, et arriver à dégager la pièce 32 ainsi maintenue de l'emprise du vérin. Plus précisément, ce dispositif hydromécanique 33 se compose de l'extrémité de la tige 2 de vérin conformée en pignon allongé 35, sur lequel s'engrène l'élément rectiligne de translation à denture ou crémaillère 34. On se reportera maintenant de préférence à la figure 3. L'élément rectiligne ou crémaillère 34 affecte une forme générale cylindrique, conformée sur sa face inférieure selon une denture rectiligne 36 occupant la majorité de sa longueur. Cette denture 36 est montée en prise avec le pignon 35 formé dans l'extrémité de la tige 2 du vérin. La crémaillère 34 comporte une extrémité de poussée 37 garnie d'un joint dynamique 38 et une extrémité opposée de butée 39 par son front avant 40. L'élément rectiligne ou crémaillère 34 est disposé transversalement à la tige 2 du vérin, et guidé à chacune de ses extrémités par une pièce creuse de crémaillère. On distingue une pièce creuse de poussée 41 et une pièce creuse de butée 42 opposée à la première, pièces de conformation générale en bouchon, servant également d'obturateurs de la chambre de poussée 16. Elles constituent avec la crémaillère 34 un véritable vérin miniature. Chaque pièce creuse 41 et 42 délimite une chambre intérieure 43 et 44, respectivement de poussée et d'assistance au retrait, et se trouve vissée transversalement en correspondance avec son homologue dans le corps du flasque arrière. Chaque pièce creuse 41 et 42 présente une gorge d'extrémité garnie d'un joint d'étanchéité 45, 46. Par ailleurs, elle comporte un épaulement 47, 48 présentant à sa base une gorge annulaire 49, 50, percée selon un canal de communication vers l'intérieur pour la pièce creuse de poussée 41, afin d'établir la communication hydraulique avec le fluide moteur. Chaque pièce creuse appuie par son épaulement 47, 48 sur la surface adjacente par l'intermédiaire d'un joint plat circulaire adapté 51, 52. La pièce creuse de poussée 41, par exemple celle de gauche sur la figure 3, présente un volume intérieur qui délimite la chambre de poussée 43 de la crémaillère, reliée hydrauliquement à la chambre de traction 18 par un canal rectiligne oblique 53 prolongé par un tube longitudinal 54. Cette caractéristique d'alimentation de la chambre de poussée 43 de crémaillère à travers la chambre de traction 18 du vérin simplifie considérablement le fonctionnement de l'ensemble comme on le verra ci-après. La pièce creuse de butée 42 comporte, à l'arrière, une cale d'épaisseur 55 vissée sur son fond, permettant d'arrêter la course de la crémaillère 34 dans un sens, et ainsi de limiter la déviation angulaire de la tige 2. L'épaisseur plus ou moins grande de cette cale 55 conditionne l'écart angulaire. Il est important d'observer encore ici que la tige 2 tourne librement dans le piston 3 sous l'action du dispositif hydraulique de pivotement 31. Par contre, elle se trouve immobilisée en translation par rapport à celui-ci par le jonc d'arrêt 28 et l'épaulement arrière 27. Sur l'extrémité extérieure de la tige, est monté le bras de bridage 26 ou toute autre pièce adaptée à ce bridage par pivotement-appui. On décrira maintenant les différentes phases de fonctionnement du vérin autobloquant perfectionné, en référence aux figures 5 à 12. Sur ces figures, l'application des pressions s'effectue en trois endroits différents l'entrée ou sortie A correspondant aux mouvements de poussée en sortie de la tige et d'actionnement dans le sens retour de la crémaillère ; . l'entrée ou sortie B correspondant au rappel de la tige et d'actionnement dans le sens aller de la crémaillère l'entrée ou sortie C correspondant à l'application de la pression de dilatation ou de libération du vérin. Les références PA, PB, PC désignent respectivement les pressions aux points A, B et C, c'est-à-dire les pressions correspondant respectivement, d'abord aux efforts de poussée par sortie de la tige et son pivotement dans le sens retour, ensuite aux efforts de traction par rentrée de la tige et son pivotement aller et finalement à la pression de libération. Pour bien comprendre le fonctionnement général ci-après, on expliquera tout d'abord celui du dispositif hydraulique de pivotement. Une des particularités de lfinvention consiste à avoir fait communiquer la chambre de retrait 18 de la tige, reliée à la source de pression par l'orifice B, avec la pièce creuse de poussée de la crémaillère 34. Ainsi, la pression appliquée à l'orifice B se communique à la crémaillère 34 qui se déplace vers la cale d'épaisseur 55, entraînant la tige du vérin en pivotement. Inversement, le retour de la crémaillère 34 est obtenu par la pression appliquée à l'orifice A communiquant avec la chambre d'assistance au retrait 44 de crémaillère. En effet, en raison de la conformation de cette chambre, le volume intérieur de celle-ci s'étend sur tout l'espace arrière de la tige 2 du vérin, sauf dans la pièce creuse de poussée 41 de la crémaillère 34 convenablement isolée par les joints d'étanchéité 45 et 51. Cet espace est rempli d'huile que l'on met sous pression en reliant l'orifice A à la source de pression. La pression régnant dans toute la chambre de poussée 16 de la tige du vérin entourant le dispositif hydraulique de pivotement 31 agit sur la crémaillère 34 et provoque son déplacement de retour à la manière d'un piston plongeur, à condition que la pression dans la pièce creuse de poussée 41 soit nulle, c'est-à-dire que l'orifice B soit décompressé. Ce mouvement de retour de la crémaillère 34 fait pivoter instantanément la tige 2 du vérin d'un écart angulaire inverse pour la remettre dans sa position initiale de dégagement, si la chambre 43 de la pièce creuse de poussée 41 n'est pas sous pression. Dans le cas contraire, il faut attendre que la pression dans cette chambre de poussée 43 de la crémaillère 34 s'annule. Le vérin au repos est immobilisé, tige 2 sortie et piston 3 bloqué, constituant la position initiale de la séquence habituelle de fonctionnement (figure 5). A partir de cette position initiale, on réalise le bridage (figures 5 à 8). On procède tout d'abord à la mise en pivotement de la tige 2 du vérin sur l'écart angulaire souhaité par l'alimentation du dispositif hydromécanique de pivotement 31 à travers l'orifice B. La crémaillère 34 se déplace jusqu'à la butée sur la cale d'épaisseur 55 (figures 5 et 6), conformément à la description ci-dessus. La tige 2 ne peut pas se déplacer longitudinalement, car le vérin est bloqué. On procède ensuite au déblocage du vérin, tige 2 sortie, en l'alimentant en C (figure 6). Vient ensuite la phase de bridage, réalisée en alimentant B pour amener la tige 2, par un mouvement de traction, en contact puis en appui par son bras de bridage 26, sur la pièce à maintenir 32 (figure 7). Ensuite, le maintien de la charge est obtenu par décompression en C, puis on décompresse en B. Le vérin n'est plus alimenté, et peut maintenir indéfiniment la force de bridage sans pression hydraulique On arrive ici à la position stable de bridage (figure 8). Lors du débridage (figures 9 à 12), on procède d'abord à la reprise de charge, en alimentant l'orifice B, vérin bloqué, qui a pour effet d'éviter la libération instantanée de la tige au moment du déblocage du vérin (figure 9). Suit le déblocage du vérin, tige 2 rentrée, en alimentant en C, B restant alimenté en raison de la reprise de charge (figure 10). On met ensuite sous pression simultanément les orifices A et B, tout en gardant alimenté l'orifice C. L'extrémité arrière de la tige du vérin étant soumise à la pression de poussée, car située dans la chambre de poussée 16, l'effort engendré par la pression provenant de l'orifice A est supérieur à l'effort contraire de la pression provenant de l'orifice B agissant dans la chambre de traction 18. Sous cet effet moteur, la tige 2 du vérin sort (figure 11). Ensuite, on décompresse en C pour immobiliser le vérin, et en même temps on décompresse B. Reste la pression A qui va faire revenir la crémaillère 34 en position initiale provoquant le pivotement inverse de la tige 2 du vérin, selon les explications ci-dessus du fonctionnement du dispositif hydraulique de pivotement 34 (figure 12). Un exemple d'application est illustré par la figure 4. Selon cet exemple, la pièce à usiner 32 repose sur deux montants 56 et 57 d'un support 58 et sur deux appuis antivibrations 59 et 60. Le maintien de cette pièce à usiner 32 est assuré par deux vérins pivotants autobloquants 61 et 62 à bras de bridage 63 et 64. La pièce, ainsi immobilisée, peut être usinée, par exemple par un outil de fraisage 65. Le bridage est assuré pendant toute la phase d'usinage par les deux vérins pivotants autobloquants 61 et 62 déconnectés hydrauliquement. I1 est bien entendu qu'au-delà des moyens décrits, diverses modifications évidentes et variantes simples entrent dans le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Vérin pivotant autobloquant perfectionné du type comprenant un piston (3) dans un cylindre (4), et libéré en mouvements de translation dans ce cylindre (4) par une pression de libération, dont le piston (3) est actionné par un fluide moteur agissant dans une chambre de poussée (16) et dans une chambre de traction (18) située dans le cylindre (4) de part et d'autre du piston (3), cylindre (4) fermé par un flasque d'extrémité arrière (12), et dont la tige (2) porte à son extrémité extérieure (25) une pièce de bridage (26), caractérisé en ce que la tige (2) est mobile en rotation, à l'intérieur du piston (3), et immobilisée en translation par rapport à celui-ci, ladite tige (2) comportant à son extrémité arrière un dispositif hydromécanique d'actionnement en pivotement (31). 2. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif hydromécanique d'actionnement en pivotement (31) est logé dans la chambre de poussée (16). 3. Vérin selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif hydromécanique d'actionnement en pivotement (31) se compose d'un pignon allongé (35) conformé dans l'extrémité de la tige sur lequel s'engrène une crémaillère (34) à denture rectiligne (36), ladite crémaillère se déplaçant transversalement à la tige dans deux pièces creuses respectivement de poussée (41) et de butée (42) lui servant de guide. 4. Vérin selon la revendication 3, caractérisé en ce que la chambre intérieure de la pièce creuse de poussée (41) est reliée hydrauliquement à la chambre de traction (18) et est alimentée en fluide sous pression à travers la chambre de traction (18). 5. Vérin selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pièce creuse de butée (42) présente, vissée à son fond, une cale d'épaisseur (55) formant butée réglable. 6. Vérin selon la revendication 3, caractérisé en ce que les pièces creuses (41) et (42) affectent une forme en bouchon et sont vissées transversalement dans le flasque arrière (12).