Brevet FR2708051A1 — publié le 19950127

Actionneur rotatif commandé par fluide. DESCRIPTION L'invention concerne un actionneur rotatif commandé par un fluide. Le domaine technique de l'invention est celui des actionneurs du type vérin ou moteur à palettes, et celui des servomoteurs et des robots qui comportent de tels actionneurs. On connaît déjà un actionneur rotatif commandé par un fluide, comportant un corps périphérique et des flasques d'extrémité qui délimitent un volume interne, généralement en forme de manchon, et un rotor placé à l'intérieur du volume interne et mobile angulairement autour d'un axe passant entre les flasques d'extrémité, le rotor ayant au moins un organe formant palette, coopérant avec au moins un organe formant butée porte par le corps périphérique, et avec les flasques d'extrémité, en délimitant au moins deux chambres dont le volume varie lorsque le rotor présente un deplacement angulaire. En conséquence, la distribution de fluide sous pression aux chambres à volume variable et l'évacuation du fluide de ces chambres provoque un déplacement angulaire du rotor. Le premier problème d'étanchéité est la formation d'un joint étanche entre 1 'organe en forme de palette ou chaque organe en forme de palette du rotor, et les flasques d'extrémité et le corps périphérique, de manière que le fluide ne puisse pas fuir entre les chambres à volume variable. Le problème est généralement bien résolu. Le second problème est la réalisation de l'étanchéité circonférentielle des chambres entre le rotor et chaque flasque d'extrémité. Cette étanchéité est généralement obtenue par des joints annulaires qui comprennent une partie en élastomère et une partie frottante logés dans des gorges sur le rotor ou sur les flasques. Un premier actionneur connu prévoit un joint annulaire suffisamment comprimé, par exemple par l'intermédiaire d'un ressort ou d'un joint torique, de telle sorte que la pression du contact est supérieure à la pression régnant dans les chambres. Un deuxième actionneur décrit dans les demandes de brevet FR-A2 492 908 et FR-A- 2 645 235, permet l'appui du joint annulaire grâce à une pression externe supérieure à celle qui règne dans les chambres, ou grâce à la pression de chambre la plus élevée au moyen de clapets internes ou externes. Ces actionneurs ont l'avantage de permettre une étanchéité satisfaisante, tout en présentant un couple de friction minime. La présente invention concerne un actionneur rotatif commandé par un fluide comprenant un volume étanche délimite par un corps et au moins un flasque obturant une extrémité du volume étanche, ledit volume étanche contenant au moins une paroi fixe portée par le corps et au moins une paroi mobile portée par un rotor, la paroi fixe coopérant avec la paroi mobile pour constituer à l'intérieur dudit volume au moins une première chambre de haute pression et au moins une seconde chambre de basse pression, ledit flasque comprenant une gorge annulaire, ledit actionneur comprenant au moins un joint annulaire disposé dans ladite gorge annulaire et en contact avec le rotor et ledit flasque au voisinage desdites chambres de telle sorte que la différence de pression entre lesdites première et seconde chambre applique, de manière étanche, ledit joint annulaire contre le rotor et ledit flasque au voisinage de ladite seconde chambre de basse pression. On connaît ce type d'actionneur par la demande de brevet GB A- 2 050 512. Tout en ayant les avantages précités, ces actionneurs présentent aussi des inconvénients. Par exemple, le moyen de compression du joint annulaire ou la présence de clapets necessitent un montage complexe et occasionnent un coût de fabrication elevé. La présente invention a pour objectif de fournir un actionneur rotatif du type mentionné ci-dessus, ne présentant pas les inconvenients indiques ci-dessus et qui permette une étanchéité fiable et précise. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint du fait que, dans l'actionneur rotatif du type mentionné ci-dessus, ledit joint est monté libre dans ladite gorge annulaire, et ledit actionneur comporte en outre au moins un roulement qui supporte le rotor, ledit roulement étant monté comprimé et en appui sur ledit flasque, de telle sorte que le jeu entre le flasque et le rotor au voisinage desdites chambres est prédéterminé, de manière à permettre un fluage stabilisé dudit joint annulaire. Un actionneur rotatif conçu conformément à l'invention, présente un certain nombre d'avantages. Etant donné que le joint annulaire est monté libre dans la gorge annulaire, il est mis en appui automatiquement sous l'effet des pressions sans adjonction de dispositif de mise en pression par clapets, par une source de pression supérieure à celle régnant dans les chambres, ou par un montage en compression avec un ressort ou un joint torique. Le joint est mis en appui automatiquement, sous l'effet de la différence de pression entre les chambres, à la fois contre le rotor et contre la paroi extérieure de la gorge, dans le voisinage de la chambre de basse pression, alors qu'il laisse le fluide s'échapper dans le voisinage de la chambre de haute pression. Etant donne qu'un roulement qui supporte le rotor est monté comprimé et en appui sur le flasque, un fluage prédéterminé du matériau constituant le joint annulaire d'une part, et le centrage axial du rotor et l'annulation du jeu radial de celui-ci d'autre part, permettent d'obtenir l'étanchéité requise. Les avantageuses dispositions suivantes sont en outre de préférence adoptées l'actionneur rotatif comporte en outre un moyen de calage destiné à monter ledit roulement comprimé ledit roulement est un roulement à contact oblique qui comprend une cage extérieure et une cage intérieure le moyen de calage est disposé contre la cage extérieure ou contre la cage intérieure ; ledit joint annulaire est un jonc de polytétrafluoroéthylène et ledit jeu est de l'ordre de 0,05 lO-sm ledit joint annulaire est monté libre dans ladite gorge avec un jeu axial compris entre 0,1 et 0,2 10-3m environ le diamètre exterieur de ladite gorge annulaire est égal au diamètre du rotor au voisinage desdites chambres ledit joint comporte une arête vive au voisinage desdites chambres ledit joint a une section rectangulaire. L'invention sera mieux comprise et les caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaîtront au cours de la description d'une réalisation donnée ci-après à titre d'exemple. Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une demi-coupe longitudinale d'un actionneur rotatif selon l'invention, suivant le plan de coupe I-I de la figure 2 - la figure 2 est une demi-coupe par un plan transversal de l'actionneur, suivant le plan de coupe II-II de la figure 1 - la figure 3 est un agrandissement d'une partie de la figure 1. - la figure 4 est un agrandissement d'une partie de la figure 5 - la figure 5 est une demi-coupe longitudinale d'un actionneur selon l'invention. On se réfère d'abord aux figures 1, 2 et 3 des dessins l'actionneur rotatif qui y est représenté, comporte un volume étanche 8 délimité par un corps 2 cylindrique de revolution et deux flasques 4 obturant chacun une extrémité du volume étanche 8. Le corps 2 comporte une butée 25 fixe muni d'une paroi 24 et un rotor 6 comporte une palette 27 mobile muni d'une paroi 26. La paroi fixe 24 coopère avec la paroi mobile 26, pour constituer à l'intérieur du volume étanche 8, une première chambre de haute pression 20 et une seconde chambre de basse pression 22, les volumes des deux chambres variant en fonction du déplacement du rotor 6. Un fluide est disposé à l'intérieur du colume étanche 8. Le fluide utilisé est un liquide, habituellement un fluide hydraulique. Alternativement, le fluide utilisé est un gaz comprimé, par exemple de l'air comprimé. Alternativement, le rotor 6 est muni de plusieurs palettes 27, le corps 2 étant muni d'un nombre généralement égal de butées 25. Un joint annulaire 12 est disposé dans une gorge annulaire 13 du flasque 4 muni d'une paroi circonférentielle 11 et d'un fond 15. Le joint annulaire 12 est au contact de la paroi circonférentielle i1 par son pourtour, et espacé du fond 15 de la gorge 13 par un jeu axial compris entre 0,1 et 0,2 10-3m. Le joint annulaire 12 est monté libre dans la gorge 13 et s'applique automatiquement sous l'effet de la différence de pression, à la fois contre le rotor 6 et contre la paroi périphérique il de la gorge 13 au voisinage de la chambre de basse pression 22, alors que le joint laisse transmettre le fluide au voisinage de la chambre de haute pression 20. L'application du joint au voisinage de la chambre de basse pression 22 résulte de l'établissement d'une pression égale à celle de la chambre de haute pression 20 dans l'espace compris entre le joint annulaire 12 et un deuxième joint 16 qui assure l'étanchéité axiale entre le flasque 4 et le rotor 6. Dans un mode de réalisation non représenté, le deuxième joint 16 est également disposé dans la gorge annulaire 13, espacé du joint annulaire 12. Le diamètre extérieur de la gorge annulaire 13 est égal au diamètre du rotor 6 au voisinage des chambres 22, 24. Le joint 12 comporte une arête vive 31, de manière à limiter le fluage du matériau qui constitue le joint 12 dans l'interstice 30 entre le flasque 4 et le rotor 6. Préférentiellement, le joint annulaire 12 est un jonc flexible constitué par un matériau tel que, par exemple du polytétrafluoroéthylène ou du polyéthylène, et ayant une section rectangulaire de faible inertie. Ainsi, la déformation locale du joint 12 permet l'admission de la pression maximale des chambres 20, 22 dans la gorge annulaire 13. On se réfère maintenant plus précisément aux figures 4 et 5 des dessins. L'actionneur 10 comporte deux roulements 14 qui supportent le rotor 6. Chaque roulement 14 est monte comprimé et en appui sur le flasque 4, de telle sorte que le jeu dans l'interstice 30 entre le flasque 4 et le rotor 6 au voisinage des chambres 20, 22, est prédétermine de manière à permettre un fluage stabilisé du joint annulaire 12. La valeur du jeu depend du matériau utilise. Préférentiellement, le jeu 30 est de l'ordre de 0,05 10-3m pour un joint annulaire 12 en polytétrafluoroéthylène. L'arête de fluage 31 ainsi obtenue permet d'eviter l'utilisation d'un moyen de pression tel qu'un ressort ou un joint torique, pour le maintien du joint annulaire 12 contre la face latérale du rotor 6 et contre la paroi circonférentielle 11 du logement 13. Préférentiellement, ledit roulement 14 est un roulement à contact oblique, qui comporte une cage extérieure 42, une cage intérieure 44 et des roulements 46 ainsi comprimés. Avantageusement, le roulement 14 est un roulement à rouleau conique. Une cale 40 est interposée entre un appui 48 fixé par un moyen de fixation 49 au rotor 6, et la cage intérieure 44. Alternativement, l'inclinaison du roulement 14 à contact oblique est inversée, la cale 40 étant au contact de la cage extérieure 42. Les dimensions dl à d8 et R1 à R8 du rotor 6, des flasques 4, du corps 2, et des roulements 14, permettent de déterminer les épaisseurs x et y des cales 40, de manière à obtenir un centrage correct des pièces constitutives de l'actionneur, et une pré-charge prédéterminée de roulement. Les modes de réalisation précédemment décrits peuvent subir un certain nombre de modifications sans sortir du cadre de protection défini par les revendications annexees. REVENDICATIONS 1. Actionneur rotatif (10) commandé par un fluide comprenant un volume étanche (8) délimité par un corps (2) et au moins un flasque (4) obturant une extrémité du volume etanche (8), ledit volume étanche (8) contenant au moins une paroi fixe (24) portée par le corps (2) et au moins une paroi mobile (26) portee par un rotor (6), la paroi fixe (24) coopérant avec la paroi mobile (26) pour constituer à l'intérieur dudit volume (8) au moins une première chambre de haute pression (20) et au moins une seconde chambre de basse pression (22), ledit flasque (4) comprenant une gorge annulaire (13), ledit actionneur (10) comprenant au moins un joint annulaire (12) disposé dans ladite gorge annulaire (13) et en contact avec le rotor (6) et ledit flasque (4) au voisinage desdites chambres (20, 22) de telle sorte que la différence de pression entre lesdites première et seconde chambres (20, 22) applique, de manière étanche, ledit joint annulaire (12) contre le rotor (6) et ledit flasque (4) au voisinage de ladite seconde chambre de basse pression (22), caractérisé en ce que ledit joint (12) est monté libre dans ladite gorge annulaire (13), et en ce que ledit actionneur (10) comporte en outre au moins un roulement (14) qui supporte le rotor (6), ledit roulement (14) etant monté comprimé et en appui sur ledit flasque (4), de telle sorte que le jeu (30) entre le flasque (4) et le rotor (6) au voisinage desdites chambres (20, 22) est prédéterminé, de manière à permettre un fluage stabilisé dudit joint annulaire (12). 2. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen de calage (18) destiné à monter ledit roulement (14) comprimé. 3. Actionneur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit roulement (14) est un roulement à contact oblique qui comprend une cage exterieure (42) et une cage intérieure (44). 4. Actionneur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le moyen de calage (40) est disposé contre la cage extérieure (42) ou contre la cage intérieure (44). 5. Actionneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit joint annulaire (12) est un jonc de polytétrafluoroéthylène et en ce que ledit jeu (30) est de l'ordre de 0,05 10-3m. 6. Actionneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit joint annulaire (12) est monté libre dans ladite gorge (13) avec un jeu axial (32) compris entre 0,1 et 0,2 10-3m environ. 7. Actionneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le diamètre extérieur de ladite gorge annulaire (13) est égal au diamètre du rotor (6) au voisinage desdites chambres (22, 24). 8. Actionneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit joint (12) comporte une arête vive (31) au voisinage desdites chambres (22, 24). 9. Actionneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit joint (12) a une section rectangulaire.