Brevet FR2691509A1 — publié le 19931126

L'invention part d'un vérin comprenant un piston et une tige de piston qui, sous lreffet d'une pression dans au moins une chambre de pression de travail, sont déplaçables axialement par rapport au cylindre du vérin, un dispositif de freinage et/ou de blocage possédant des éléments de blocage disposés coaxialement par rapport à la tige de piston et dépla- çables radialement par rapport à celle-ci, au moins un moyen d'actionnement disposé coaxialement à la tige de piston et mobile dans la direction axiale de celle-ci, ainsi que des éléments roulants entre les éléments de blocage et le moyen d'actionnement. Un tel vérin est décrit, par exemple, dans le document DE-OS 39 31 014 Sur sa tige de piston agissent des éléments de blocage prévus sur un support agencé coaxialement et mobile en direction radiale Les élé- ments de blocage sont appliqués contre la tige de piston par des éléments roulants et une douille d'actionnement, du fait qu'un piston annulaire déplace cette douille en direction axiale Le piston annulaire délimite une chambre de pression située au fond du vérin et à la- quelle est appliquée une pression de commande (pression de freinage ou de blocage) Un tel vérin a l'inconvé- nient que pour actionner le dispositif de freinage ou de blocage, il faut une alimentation en pression de com- mande en plus de l'alimentation en pression de travail pour manoeuvrer le vérin Le dispositif de blocage est stationnaire, il est lié à une position d'incorporation déterminée dans le vérin et il demande une place non30 négligeable De plus, les éléments de blocage agissent sur la tige de piston, ayant un diamètre relativement faible, de sorte que l'effet de blocage est souvent réduit, même lorsque la précision de fabrication est élevée En outre, la surface de la tige de piston peut être endommagée par les éléments de blocage agissant sur elle, ce qui affecte l'étanchéité du vérin au point de traversée de la tige de piston La rugosité de la tige de piston, même si elle est réduite, provoque une forte usure de la garniture d'étanchéité de la tige, de sorte que la durée de service du vérin est raccourcie. L'invention vise notamment à éviter ces inconvénients. A cet effet, selon l'invention, un vérin comme défini au début est essentiellement caractérisé en ce que les éléments de blocage sont agencés sur le piston et sont déplaçables avec celui-ci, ensemble avec le moyen d'actionnement et les éléments roulants, et que le moyen d'actionnement est sollicité d'une part par un ressort de compression et d'autre part par la pression dans la chambre de pression.15 Un vérin selon l'invention a l'avantage, comparativement à la technique antérieure décrite plus haut, que le dispositif de blocage ne demande pas une alimentation en pression de commande séparée et qu'il est actionné en fonction de la pression de travail régnant dans le vérin Le dispositif de blocage ne demande que peu de place pour son incorporation De plus, il n'a pas d'influence sur la qualité de surface de la tige de piston, de sorte que du fluide de pression ne peut pas s'échapper du vérin. Selon d'autres caractéristiques de l'inven- tion, le moyen d'actionnement comprend une douille axialement déplaçable, notamment de forme conique, et un piston qui coopère avec une chambre de pression d'ac- tionnement agencée sur le piston, déplaçable avec celui-ci et reliée à la chambre de pression de travail par des canaux à fluide de pression. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que de la figure unique du dessin annexé qui est une coupe axiale partielle d'un vérin selon l'invention. Le dessin montre un vérin, représenté en partie seulement et désigné globalement par 10, réalisé sous la forme d'un vérin différentiel possédant un cylindre 11, un piston 12 et une tige de piston 13 Le piston 12 sépare l'une de l'autre deux chambres de pression: une chambre de pression de travail 14 du côté de la grande face utile du piston et une chambre annu- laire 15 sur le côté opposé. L'extrémité de la tige de piston 13 située à l'intérieur du cylindre 11, est réalisée comme une partie 16 de plus faible diamètre, avec formation d'un épaulement périphérique 17 à la transition Le piston 12 est monté sur cette partie 16 de plus faible diamètre et constitué de deux éléments cylindriques creux et symé- triques 18 et 18 A qui s'appliquent l'un contre l'autre par leurs faces d'extrémité 19 et 19 A Chacun des éléments cylindriques creux 18, 18 A comporte, à partir de sa face d'extrémité 19, 19 A, une portion plate 20, A dont le diamètre est un peu plus petit que le diamètre intérieur du cylindre 11 Cette portion 20, 20 A est suivie d'une gorge annulaire périphérique 21, 21 A qui reçoit une garniture annulaire d'étanchéité du piston, désignée par 22, 22 A La gorge 21, 21 A est suivie d'une portion cylindrique 23, 23 A dont le dia- mètre est un peu plus petit que celui de la portion 20, A Il s'y raccorde une portion terminale 24, 24 A dont le diamètre est réduit une nouvelle fois A la transi- tion entre la portion terminale 24, 24 A et la portion cylindrique 23, 23 A, plusieurs empreintes hémisphériques , 25 A sont réparties uniformément sur la périphérie. La portion cylindrique 23, 23 A présente un perçage radial 27, 27 A qui ne s'étend pas jusqu'à la tige de piston 13, plus exactement sa partie 16 Dans ce perçage radial débouche un perçage axial 28, 28 A qui prend son origine dans un chambrage cylindrique 29, 29 A ménagé dans la face d'extrémité 19, 19 A La transition du chambrage 29, 29 A au perçage axial 28, 28 A est réalisée sous la forme d'un siège de soupape 30, 30 A. 5 Les deux éléments cylindriques creux 18, 18 A sont orientés mutuellement, à l'état monté, de manière que les chambrages 29, 29 A soient situés l'un en face de l'autre et forment ensemble une chambre 31 d'une double soupape antiretour, chambre dans laquelle se trouve un clapet sous la forme d'une bille 32 qui coopère chaque fois avec l'un des sièges de soupape 30, 30 A. Dans chacune des faces d'extrémité 19, 19 A sont formées deux rainures annulaires périphériques: une rainure extérieure 34, 34 A située entre le pourtour extérieur et le chambrage 29, 29 A et une rainure inté- rieure 33, 33 A située entre le chambrage 29, 29 A et la tige de piston 13 Les rainures annulaires extérieures 34, 34 A reçoivent une bague d'étanchéité 35 et les rainures annulaires intérieures 33, 33 A forment ensemble un canal annulaire 36 qui communique avec la chambre 31 de la double soupape antiretour. Dans le canal annulaire 36 débouche, à partir de chaque côté, un perçage traversant 38, 38 A orienté axialement Ce perçage part d'un creux cylindrique 39, 39 A ménagé dans la face d'extrémité libre 40, 40 r A de l'élément cylindrique creux 18, 18 A et s'étend jusqu'à proximité du perçage radial 27, 27 A. Sur le fond 41, 41 A du creux 39, 39 A, s'appuie une douille 42, 42 A dont le diamètre extérieur est plus petit que celui de ce creux Sur son côté d'extrémité 43, 43 A appliqué contre le fond 40, 41 A, la douille 42, 42 A présente un renfoncement cylindrique 44, 44 A pour la réception d'une bague d'étanchéité 45, 45 A Sur le côté d'extrémité 46, 46 A opposé, s'appuie un anneau terminal 47, 47 A L'anneau terminal 47 (situé à gauche) s'ap- plique par son côté d'extrémité libre 48 contre l'épaulement 17 L'anneau terminal 47 A (situé à droite) est relié de façon appropriée à l'extrémité libre de la tige de piston 13, de manière que les douilles 42, 42 A, les éléments cylindriques creux 18, 18 A et l'anneau terminal 47 soient immobilisés en direction axiale sur la partie 16 de la tige de piston Dans ce but, l'anneau terminal 47 A peut être fixé par vissage, coincement ou clavetage par exemple à l'extrémité libre de la tige de piston 13 (de sa partie 16). Entre la douille 42, 42 A et la paroi du creux 39, 39 A, est placé un piston d'actionnement 50, 50 A en forme de godet, dont la paroi de fond 51, 51 A est dirigée vers le fond 41, 41 A du creux 39, 39 A et pourvue d'un alésage 52, 52 A pour le passage de la douille 42, 42 A Une chambre de pression 53, 53 A est formée entre la paroi de fond 51, 51 A du piston et le fond 41, 41 A du creux 39, 39 A La périphérie extérieure du piston 50, A présente un épaulement annulaire 54, 54 A contre lequel est appliquée une douille d'actionnement Celle- ci est réalisée comme une bague conique 55, 55 A dont le pourtour extérieur s'élargit en direction de l'anneau terminal 47, 47 A La bague conique 55, 55 A est disposée fixe sur le piston d'actionnement 50, 50 A, elle s'étend au-delà de ce piston et elle entoure par une partie 56, 25 56 A de plus grand diamètre intérieur l'anneau terminal 47, 47 A. Dans son côté dirigé vers le piston d'action- nement 50, 50 A, l'anneau terminal 47, 47 A présente une gorge annulaire 57, 57 A sur le fond de laquelle s'appuie30 un ressort de compression 58, 58 A L'extrémité opposée de ce ressort est appliquée contre la paroi de fond 51, 51 A du piston d'actionnement 50, 50 A. Les empreintes 25, 25 A des portions terminales 24, 24 A reçoivent des têtes de montage sphériques 60, 60 A d'éléments de blocage 61, 61 A s'appliquant par des parties de blocage bombées 62, 62 A contre la paroi intérieure 63 du cylindre il Les éléments de blocage 61, 61 A sont uniformément répartis sur la périphérie et leurs têtes de montage 60, 60 A sont situées dans des empreintes 25, 25 A disposées en conséquence Le diamètre 5 extérieur des parties de blocage 62, 62 A est adapté au diamètre intérieur du cylindre 11 La longueur d'arc de chaque partie de blocage 62, 62 A a -été choisie de manière qu'un faible espacement subsiste entre deux parties de blocage voisines, de sorte que celles- ci ne Q se gênent pas mutuellement lors d'un mouvement vers l'intérieur (en direction radiale) Contre les côtés intérieurs 64, 64 A des éléments de blocage 61, 61 A ou, plus particulièrement, des parties de blocage 62, 62 A, s'appliquent des éléments roulants 65, 65 A réalisés sous15 la forme de billes dans cet exemple Les éléments roulants 65, 65 A sont guidés dans une cage annulaire 66, 66 A et s'appliquent en outre contre la surface exté- rieure 67, 67 A de la bague conique 55, 55 A Sur la cage annulaire 66, 66 A pour le guidage des éléments roulants,20 s'appuie un ressort de compression 68, 68 A dont l'ex- trémité opposée est appuyée sur la face d'extrémité libre 40, 40 A de l'élément cylindrique creux 18, 18 A. A la position de travail illustrée du vérin, celui-ci occupe une position stationnaire bloquée La chambre de pression 14 et la chambre annulaire 15 sont (presque) sans pression A la position montrée ici du vérin, la pression résiduelle régnant dans la chambre de pression de travail 14 est légèrement plus élevée que celle régnant dans la chambre annulaire 15 La pression dans cette dernière règne aussi dans le perçage 27 et dans le perçage axial 28, lequel est f ermé unilatérale- ment par la bille 32 formant clapet Le chambrage 29 A et le perçage axial 28 A sont reliés par le perçage radial 27 A à la chambre de pression 14 La bille 32 est appli- quée contre le siège 30 en raison de la différence de pression La chambre 31 formée des deux chambrages 29, 29 A pour la double soupape antiretour, communique à travers le canal annulaire 33 et les deux perçages 38, 38 A avec les chambres de pression 53 et 53 A. Le ressort de compression 58, 58 A exerce une s force sur le piston d'actionnement 50, 50 A correspon- dant Cette force est plus grande que celle qui lui est opposée et due à la pression régnant dans la chambre de pression 53 ou 53 A Le piston 50, 50 A est de ce fait déplacé, ensemble avec la bague conique 55, 55 A reliée 1 o rigidement à lui, en direction du fond 41, 41 A du creux 39, 39 A En raison de la liaison par friction entre les surfaces extérieures 67, 67 A des bagues coniques 55, 55 A et les éléments roulants 65 ou 65 A d'un côté et entre les éléments roulants 65, 65 A et les côtés intérieurs 64, 64 A des parties de blocage 62, 62 A de l'autre côté, les éléments roulants sont poussés vers l'extérieur A cause du rétrécissement de la fente annulaire entre la bague conique 55, 55 A et les parties de blocage 62, 62 A, ces dernières sont pressées contre la paroi intérieure 63 du cylindre 11, de sorte que le piston 12 et la tige de piston 13 sont immobilisés. Si le piston 12 et la tige de piston 13 doivent être déplacés dans l'une des deux directions, la chambre de pression de travail 14 ou la chambre annu-25 laire 15, suivant la direction de déplacement désiré, est alimentée en pression Le chambrage 29 est alors relié par les perçages 28 et 27 à la chambre annulaire 15, tandis que le chambrage 29 A communique à travers les perçages 28 A et 27 A avec la chambre de pression de travail 14 Le clapet en forme de bille 32 dans la chambre 31 de la double soupape antiretour, s'applique contre l'un des sièges 30 ou 30 A, suivant la pression à laquelle il est soumis, de sorte que la chambre 31 présente la plus élevée des deux pressions A travers le canal annulaire 36 et les perçages 38, 38 A, cette pression s'établit aussi dans les chambres 53, 53 A Au cas o la force exercée sous l'effet de cette pression sur le piston d'actionnement 50, 50 A dépasse la force antagoniste du ressort de compression 58, 58 A, ce piston est déplacé en direction de l'anneau terminal 47, 47 A. 5 La bague conique 55, 55 A est ainsi également déplacée dans cette direction Les éléments 65, 65 A roulent sur la surface extérieure oblique 67, 67 A et les côtés intérieurs 64, 64 A des parties de blocage, également vers l'anneau terminal 47, 47 A Pendant ce roulement,10 l'espacement entre la bague conique 55, 55 A et les éléments de blocage 62, 62 A s'agrandit au niveau des éléments roulants Les parties de blocage 62, 62 A peuvent ainsi se détacher de la paroi intérieure du cylindre 11, de sorte que le piston 12 et sa tige 1315 sont librement mobiles. Le ressort de compression 68, 68 A garantit une application convenable et sûre des éléments roulants 65, A contre la bague conique 55, 55 A et les côtés inté- rieurs 64, 64 A des parties de blocage 62, 62 A La précontrainte de ce ressort 68, 68 A est cependant si faible que la libre mobilité du piston 12 et de sa tige 13 n'est pas affectée, ce qui revient à dire que les ressorts de compression 68, 68 A ne produisent pas d'efforts de blocage notables. Grâce à la réalisation symétrique du piston 12 et du dispositif de freinage et/ou de blocage ou, plus exactement, des deux dispositifs de freinage et/ou de blocage, ils agissent de façon uniforme dans les deux directions de travail L'orientation contraire des éléments de blocage 61 et 61 A garantit toujours un bon effet de blocage Les chambres de pression 53, 53 A, pouvant être reliées à chacune des chambres de pression de travail 14, 15, reçoivent toujours la pression la plus élevée de celles régnant dans la chambre de pres- sion 14 et dans la chambre annulaire 15 Une action de freinage ou de blocage optimale est ainsi garantie La chambre 31 de la double soupape antiretour, contenant la bille 32 formant clapet et interposée dans le canal à fluide de pression entre les chambres d'actionnement et les chambres de travail, empêche en même temps l'éta- blissement d'une liaison directe entre les chambres 14 et 15. Le système de freinage ou de blocage fonc- tionne automatiquement lorsque la pression diminue et s'applique contre la paroi intérieure du cylindre 11 sous l'effet des ressorts de compression 58, 58 A Les éléments de blocage 62, 62 A agissent de ce fait sur un diamètre relativement grand, de sorte que les surfaces utiles de frottement ou de blocage sont relativement grandes En même temps, la surface de la tige de piston 13 n'est pas endommagée Si, au cours de la durée de vie etjou sous des efforts de freinage ou de blocage très élevés, des endommagements devaient se produire sur la paroi intérieure du cylindre, il en résulterait des défauts d'étanchéité à l'intérieur du vérin, mais leurs conséquences ne seraient de loin pas aussi graves que des défauts d'étanchéité sur la tige de piston du vérin. REVENDICATIONS Vérin comprenant un piston ( 12) et une tige de piston ( 13) qui, sous l'effet d'une pression dans au moins une chambre de pression de travail ( 14, 15), sont déplaçables axialement par rapport au cylindre ( 11) du vérin, un dispositif de freinage et/ou de blocage possédant des éléments de blocage ( 61, 61 A) disposés coaxialement par rapport à la tige de piston et dépla- çables radialement par rapport à celle-ci, au moins un moyen d'actionnement ( 55, 55 A, 50, 50 A) disposé coaxia- lement à la tige de piston et mobile dans la direction axiale de celleci, ainsi que des éléments roulants ( 65, A) entre les éléments de blocage et le moyen d'action- nement, caractérisé en ce que les éléments de blocage sont agencés sur le piston et sont déplaçables avec celui-ci, ensemble avec le moyen d'actionnement et les éléments roulants, et que le moyen d'actionnement est sollicité d'une part par un ressort de compression ( 58, 58 a) et d'autre part par la pression dans la chambre de pression ( 14, 15). 2 Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'actionnement comporte une douille d'actionnement ( 55, 55 A) déplaçable axialement et un piston d'actionnement ( 50, 50 A). 3 Vérin selon la revendication 2, caractérisé en ce que la douille d'actionnement ( 55, 55 A) est conique. 4 Vérin selon la revendication 2 ou 3, caracté- risé en ce que le piston d'actionnement ( 50, 50 A) coopère avec une chambre de pression d'actionnement ( 53, 53 A) agencée sur le piston ( 12) et déplaçable avec celui-ci. Vérin selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que la chambre de pres- sion d'actionnement ( 53, 53 A) est reliée à la chambre de pression de travail ( 14, 15) à travers des canaux à fluide de pression ( 38, 38 A, 36, 31, 28, 28 A, 27, 27 A). il 6 Vérin selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que les éléments roulants ( 65, 65 A) sont guidés dans une cage annulaire ( 66, 66 A). 7 Vérin selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce qu'un second dispositif de freinage et/ou de blocage est disposé sur le piston. 8 Vérin selon la revendication 7, caractérisé en ce que le second dispositif de freinage et/ou de blocage est de structure symétrique par rapport au premier dispositif de freinage et/ou de blocage. 9 Vérin selon la revendication 7 ou 8, caracté- risé en ce que chacune des chambres de pression d'ac- tionnement ( 53, 53 A) est reliée à une chambre de pres- sion de travail ( 14, 15). 10 Vérin selon l'une quelconque des revendica- tions 7 à 9, caractérisé en ce que les chambres de pression d'actionnement ( 53, 53 A) peuvent être reliées à chacune des chambres de pression de travail ( 14, 15). 11 Vérin selon l'une quelconque des revendica- tions 7 à 10, caractérisé en ce qu'une double soupape antiretour ( 31, 32) est installée dans le canal à fluide de pression ( 38, 38 A, 36, 31, 28, 28 A, 27, 27 A) entre les chambres de pression d'actionnement ( 53, 53 A) et les chambres de pression de travail ( 14, 15).