Brevet FR2711398A1 — publié le 19950428

VERIN TELESCOPIQUE A DEPLOIEXENT SIMULTANE La présente invention concerne un vérin télescopique à déploiement simultané. Dans un vérin télescopique traditionnel, les différentes extensions du vérin sont emboîtées les unes dans les autres, ce qui impose des diamètres différents des pistons et des tiges de piston qui les composent. De ce fait, un même déplacement linéaire des différentes extensions se traduit par des volumes différents dans ces extensions. Comme l'alimentation en huile sous pression est généralement assurée par une centrale hydraulique dont le débit est sensiblement constant, il en résulte que les vitesses de déploiement et de rétraction des éléments en mouvement constituant les extensions du vérin télescopique sont différentes suivant l'élément considéré. En outre, à la fin du mouvement de chaque élément mobile constituant une extension du vérin télescopique, l'élément arrivant en fin de course contre l'élément suivant, dans la série d'extensions, créé un choc. Or, ces phénomènes peuvent être particulièrement gênants dans certaines applications et notamment dans le cas d'une plate-forme élevant des personnes, du type ascenseur. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant un vérin télescopique de conception particulièrement simple, dans lequel les éléments mobiles sont mis en mouvement simultanément et évitant tout choc entre deux éléments successifs. A cet effet, ce vérin télescopique comportant un corps cylindrique principal dans lequel est logé à coulissement un piston délimitant respectivement, avec les première et seconde parois frontales opposées du corps principal, des première et deuxième chambres, ce piston étant solidaire d'un corps cylindrique secondaire coaxial s'étendant dans la deuxième chambre et à travers la seconde paroi frontale du corps, présentant une chambre interne ou troisième chambre et étant obturé respectivement, à ses deux extrémités, par le piston et par une paroi frontale, et une tige de piston coaxiale, logée dans la troisième chambre du corps secondaire et traversant axialement la paroi frontale de ce corps secondaire, et un orifice d'admission d'un liquide sous pression formé dans la paroi du corps principal afin d'établir une communication entre sa première chambre et une source de liquide sous pression, est caractérisé en ce qu'au moins un trou est percé dans le corps secondaire à proximité du piston pour établir en permanence, quelle que soit la position du piston dans le corps principal, une communication entre les deuxième et troisième chambres en outre, une soupape peut être logée dans le piston, elle est normalement fermée, et s'ouvre seulement en fin de course active du piston, c'est-à-dire lorsque les première et seconde chambres ont atteint respectivement leur volume maximal et minimal, pour établir à ce moment une communication entre ces deux chambres afin de compenser, si nécessaire, les fuites du liquide sous pression dans toutes les chambres du vérin. On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel - La figure 1 est une vue en coupe axiale et verticale schématique d'un vérin télescopique à simple effet, d'axe vertical, en position totalement rétractée. - La figure 2 est une vue en coupe verticale et axiale semblable à celle de la figure 1, le vérin télescopique étant représenté dans une position intermédiaire, pendant le mouvement de ses éléments mobiles vers le haut. - La figure 3 est une vue en coupe axiale et verticale du vérin télescopique de la figure 1, en position déployée vers le haut. - Les figures 4,5 et 6 sont des vues en coupe axiale et verticale d'une variante d'exécution d'un vérin télescopique suivant l'invention, respectivement dans trois positions correspondant à celles illustrées sur les figures 1,2 et 3. Le vérin télescopique suivant l'invention qui est représenté sur les figures 1 à 3, est du type à simple effet et il est monté en position verticale. Ceci veut dire que sa course de déploiement s'effectue vers le haut, sous l'action d'un liquide sous pression, alors que sa course de rétraction, vers le bas, a lieu sous le seul effet du poids d'une charge, telle qu'une plate-forme d'un ascenseur. I1 va toutefois de soi que l'invention ne doit pas être limitée à un vérin à simple effet mais qu'elle pourrait être également utilisée dans un vérin à double effet. Le vérin télescopique comprend un corps principal fixe 1, de forme cylindrique, reposant verticalement sur une surface d'appui. Ce corps 1 comprend une paroi latérale verticale 2 qui est fermée, à ses deux extrémités, par une paroi frontale inférieure 3 et une paroi frontale supérieure 4. Dans le corps 1 est logé à coulissement un piston 5 frottant d'une manière étanche, par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité 6, sur la surface interne de la paroi latérale 2. Le piston 5 délimite, dans le corps 1, une chambre cylindrique inférieure 7, entre la face frontale inférieure 5a du piston 5 et la paroi frontale inférieure 3, et une chambre supérieure 8, délimitée entre la face frontale supérieure 5b du piston 5 et la paroi frontale supérieure 4. Le piston 5 est en outre solidaire d'un corps secondaire cylindrique creux 9, coaxial, s'étendant à travers la paroi frontale supérieure 4, par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité 10, et constituant en quelque sorte la tige de ce piston 5. Le corps secondaire 9 est obturé, à son extrémité inférieure, par le piston 5 et, à son extrémité supérieure, par une paroi frontale supérieure 11. Dans le corps secondaire 9 est logée une tige de piston coaxiale 12 qui traverse axialement la paroi frontale supérieure 11 du corps secondaire 9, un joint d'étanchéité 13 étant logé dans cette paroi et étant en contact avec la tige 12. Cette tige 12 agit sur une charge non représentée, qui doit être soulevée et abaissée et dont le poids P s'exerce axialement vers le bas sur l'extrémité supérieure de la tige 12. Le corps secondaire 9 délimite une chambre interne 14 dont le diamètre interne est supérieur au diamètre externe de la tige de piston 12, la face frontale inférieure 12a de cette tige 12 constituant la surface de piston active pour la montée de la tige. Pour la commande du vérin télescopique représenté sur les figures 1 à 3, le corps principal 1 est percé, à son extrémité inférieure, d'un orifice 15 d'admission de liquide sous pression, lequel est relié à une source de liquide sous pression non représentée. Cet orifice d'admission de liquide sous pression débouche dans la partie inférieure de la chambre cylindrique inférieure 7. Par ailleurs, une communication peut être établie à travers le piston 5, entre la chambre inférieure 7 et la chambre annulaire supérieure 8, par l'intermédiaire d'une soupape 16. Cette soupape 16, logée dans le piston 5, selon tout montage que connaît bien l'homme du métier, débouche dans les deux faces frontales opposées 5a,5b du piston 5 par deux orifices relativement étroits, à savoir un orifice 16a dans la face frontale inférieure 5a du piston 5 et un orifice 16b dans la face frontale supérieure 5b de ce piston. Dans sa partie intermédiaire la soupape 16 présente une chambre 16c de plus grande section transversale et dans laquelle est logée une bille 17 formant clapet repoussée vers le bas par un ressort 18 logé dans la partie supérieure de la chambre 16c et prenant appui sur la paroi supérieure de cette chambre, c'est-à-dire celle dans laquelle est percé l'orifice supérieur 16b. La bille 17 est normalement repoussée contre l'orifice inférieur 16a, coupant ainsi normalement toute communication entre la première chambre inférieure 7 et la deuxième chambre annulaire supérieure 8. Par ailleurs, une communication est établie en permanence, quelle que soit la position du piston 5 dans le corps principal 1, entre la chambre supérieure annulaire 8 et la chambre 14 du corps secondaire 9. Cette communication est réalisée au moyen d'au moins un trou 19 percé dans la base du corps secondaire 9, c'est-à-dire juste au-dessus de la face frontale supérieure 5b du piston 5. En outre, il est prévu, à la partie supérieure de la chambre annulaire supérieure 8, une butée 20 limitant la course du piston 5 vers le haut et arrêtant ce dernier à une faible distance de la face interne de la paroi frontale supérieure 4, comme il est représenté sur la figure 3. Cette butée 20 peut être avantageusement constituée par un épaulement annulaire interne prévu dans la zone du raccordement entre la paroi latérale 2 et la paroi frontale supérieure 4. On décrira maintenant le fonctionnement du vérin télescopique suivant l'invention représenté sur les figures 1 à 3. En position totalement rétractée, le vérin télescopique se présente tel qu'illustré sur la figure 1. Dans ce cas le piston 5 se trouve en position extrême inférieure, la chambre inférieure 7 a un volume minimal, la chambre annulaire supérieure 8 a un volume maximal, et la tige de piston 12 est rétractée au maximum en position basse à l'intérieur du corps secondaire 9, si bien que la chambre 14 du corps secondaire 9 a un volume minimal. Les trois chambres 7,8 et 14 contiennent du liquide hors pression et la soupape 16 est fermée par la bille 17 formant clapet. Lorsqu'on désire déployer le vérin télescopique, c'est-à-dire l'étendre vers le haut pour soulever la charge qu'il porte, on alimente en liquide sous pression, à travers l'orifice 15, la chambre inférieure 7 du vérin, ainsi qu'il est représenté sur la figure 2. Le liquide sous pression introduit dans la chambre 7 provoque la montée du piston 5 et par conséquent celle du corps secondaire 9 qui le prolonge vers le haut. Du fait de la montée du piston 5, le volume de la chambre annulaire supérieure 8 est réduit progressivement, le liquide qui s'y trouve est comprimé et il est refoulé progressivement, à travers le ou les trous 19, dans la chambre interne 14 du corps secondaire 9. Le liquide sous pression ainsi refoulé agit alors sur la face frontale inférieure 12a de la tige de piston 12 pour repousser cette tige vers le haut, comme il est représenté sur la figure 2. Par conséquent, on obtient un mouvement simultané des deux éléments mobiles du vérin télescopique, à savoir du piston 5 et de la tige de piston 12, et ce, à des vitesses égales ou différentes, suivant les sections transversales des chambres 8 et 14. Lorsque le piston 5 arrive en fin de course active, c'est-à-dire lorsqu'il atteint sa position de fin de course supérieure, ainsi qu'il est représenté sur la figure 3, il est arrêté par l'épaulement formant butée 20, à une distance de la paroi frontale supérieure 4 suffisante pour permettre de maintenir toujours une communication entre les deux chambres 8 et 14, à travers le ou les trous 19. Les chambres 7 et 8 ont alors respectivement des volumes maximal et minimal. Comme à partir de ce moment la pression du liquide dans la première chambre inférieure 7 augmente pour atteindre le niveau de la pression d'alimentation, cette pression dépasse le seuil d'ouverture, choisi en conséquence, de la bille 17 formant clapet et du liquide sous pression peut alors s'écouler vers le haut à travers la soupape 16, comme il est indiqué sur la figure 3, pour pénétrer dans la chambre annulaire supérieure 8 puis dans la chambre interne 14 du corps secondaire 9 en assurant, si besoin est, la fin de course vers le haut de la tige de piston 12. En fait, s'il n'y a pas de fuite, le volume du liquide contenu initialement dans la chambre annulaire 8, en position de départ (figure 1), doit être suffisant pour provoquer l'extension totale vers le haut de la tige 12. Si tel n'est pas le cas, le liquide additionnel qui est fourni à travers la soupape 16 permet d'obtenir la course complète de la tige 12. Pour rétracter le vérin télescopique, à partir de sa position déployée représentée sur la figure 3, il suffit de couper l'alimentation de la chambre inférieure 7 en liquide sous pression et de relier l'orifice 15 à une canalisation de retour à un réservoir, hors pression. Sous l'effet du poids P de la charge la tige de piston 12 coulisse alors vers le bas, dans le corps secondaire 9, en refoulant le liquide, se trouvant dans la chambre 14, à travers le ou les trous 19. Ce liquide passe alors dans la chambre annulaire supérieure et son augmentation de volume provoque à son tour le coulissement du piston 5 vers le bas, jusqu'à sa position extrême inférieure représentée sur la figure 1. Dans la variante d'exécution représentée sur les figures 4 à 6, la soupape 16, prévue dans le piston 5 pour établir une communication entre les deux chambres 7 et 8, est montée d'une manière inverse par rapport à la soupape 16 de la forme d'exécution représentée sur les figures 1 à 3. Dans cette variante le siège de la bille 17 est constitué par l'orifice supérieur 16b et elle est repoussée vers le haut, contre cet orifice, par un ressort 18 qui est situé en dessous de la bille 17 et qui prend appui sur la paroi inférieure de la chambre 16c, c'est-à-dire celle dans laquelle est percé l'orifice inférieur 16a. Par ailleurs, un doigt de commande vertical 21 prend appui sur la bille 17 et il s'étend vers le haut, à partir de cette bille 17, à travers l'orifice supérieur 16b et au-delà de la face supérieure 5b du piston 5. Comme dans le cas de la forme d'exécution décrite précédemment, la soupape 16 est normalement fermée pendant la plus grande partie de la course active, c'està-dire ascendante, du piston un peu avant la fin de la course active du piston 5 le doigt de commande 21 vient en contact avec la paroi frontale supérieure 4, il est immobilisé par cette paroi et par suite du mouvement du piston 5 vers le haut, il repousse vers le bas la bille 17 en ouvrant ainsi la soupape. Une communication est alors établie entre les chambres inférieure 7 et supérieure 8, pour permettre au liquide sous pression de s'écouler vers le haut, dans la chambre annulaire 8 puis, à travers le ou les trous 19, dans la chambre interne 14 du corps secondaire 9. La soupape 16 se referme automatiquement, sous l'action du ressort 18, aussitôt que le piston 5 commence à redescendre, la bille 17 étant alors repoussée contre son siège, c'est-à-dire contre l'orifice supérieur 16b, par le ressort 18. Dans une variante non représentée sur les figures, on pourrait fixer le doigt de commande 21 à la paroi frontale supérieure 4 ; le fonctionnement de la soupape 16 est identique avec toutefois l'inconvénient de devoir positionner ledit doigt 21 précisément, ce qui n'est pas le cas dans la variante décrite en référence aux figures 4 à 6. Enfin, il est tout à fait clair que la description qui vient d'être donnée d'un exemple de vérin télescopique selon l'invention a été limitée à un dispositif comportant deux étages qui est suffisant pour comprendre l'invention ; l'homme du métier saura parfaitement adapter les enseignements de l'invention à des vérins télescopiques comportant trois étages et plus. I1 suffit par exemple de remplacer la tige 12 pour un troisième corps cylindrique creux pour recevoir lui-même une nouvelle tige 12 formant le 3ème étage ou un quatrième corps cylindrique creux susceptible de recevoir une dernière tige ou un nouveau corps et ce, autant de fois que d'étages souhaités. Naturellement, les dispositions du second corps cylindrique 9 sont reproduites d'étage en étage et notamment les orifices 19 de communication entre deux étages successifs qui sont, en outre, munis de butées supérieures 20 assurant le dégagement desdits orifices 19 en toutes circonstances. REVENDICATIONS 1 - Vérin télescopique à déploiement simultané comportant un corps cylindrique principal (1) dans lequel est logé à coulissement un piston (5) délimitant respectivement, avec les première et seconde parois frontales opposées (3,4) du corps principal (1), des première et deuxième chambres (7,8), ce piston (5) étant solidaire d'un corps cylindrique secondaire coaxial (9) s'étendant dans la deuxième chambre (8) et à travers la seconde paroi frontale (4) du corps (1), présentant une chambre interne ou troisième chambre (14) et étant obturé respectivement, à ses deux extrémités, par le piston (5) et par une paroi frontale (11), et une tige de piston coaxiale (12), logée dans la troisième chambre (14) du corps secondaire (9) et traversant axialement la paroi frontale de ce corps secondaire (9), et un orifice (15) d'admission d'un liquide sous pression formé dans la paroi du corps principal (1) afin d'établir une communication entre sa première chambre (7) et une source de liquide sous pression, caractérisé en ce qu'au moins un orifice (19) est percé dans le corps secondaire (9) à proximité du piston (5) pour établir en permanence, quelle que soit la position du piston (5) dans le corps principal (1), une communication entre les deuxième et troisième chambres (8,14). 2 - Vérin télescopique suivant la revendication 1 caractérisé en ce que dans le piston (5) est logée une soupape (16), normalement fermée, et s'ouvrant seulement en fin de course active du piston (5), c'est-à-dire lorsque les première et seconde chambres (7,8) ont atteint respectivement leur volume maximal et minimal, pour établir à ce moment une communication entre ces deux chambres (7,8), afin de compenser, si nécessaire, les fuites du liquide sous pression contenu dans toutes les chambres (7,8,14) du vérin. 3 - Vérin télescopique suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une butée (20) est prévue dans la deuxième chambre (8) pour limiter la course active du piston (5). 4 - Vérin télescopique suivant la revendication 3 caractérisé en ce que la butée (20) est constituée par un épaulement interne prévu dans la zone du raccordement entre la paroi latérale (2) et la seconde paroi frontale (4) du corps principal (1). 5 - Vérin télescopique suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que la soupape (16) débouche dans les deux faces frontales opposées (5a,5b) du piston (5) par deux orifices relativement étroits, à savoir un premier orifice (16a) dans la face frontale (5a) du piston (5) délimitant la première chambre (7) et un deuxième orifice (16b) dans la face frontale (5b) du piston (5) délimitant la deuxième chambre (8), et dans sa partie intermédiaire la soupape (16) présente une chambre (16c) de plus grande section transversale et dans laquelle est logée une bille (17) formant clapet repoussée contre l'un des orifices (16a,16b) sous l'action d'un ressort (18) logé dans la chambre (16c). 6 - Vérin télescopique suivant la revendication 5 caractérisé en ce que la bille (17) formant clapet est repoussée contre le premier orifice (16a) et le ressort (18) prend appui sur la paroi de la chambre (16c) dans laquelle est percé le deuxième orifice (16b). 7 - Vérin télescopique suivant la revendication 5 caractérisé en ce que la bille formant clapet (17) est repoussée, par le ressort (18), contre le deuxième orifice (16b), le ressort (18) prend appui sur la paroi de la chambre (16c) de la soupape (16) dans laquelle est percé le premier orifice, et un doigt de commande (21) prend appui sur la bille (17) formant clapet, et il s'étend à travers le deuxième orifice (16b) de la soupape (16), au-delà de la face frontale (5b) du piston (5) délimitant la deuxième chambre (8), de manière à venir en contact un peu avant la fin de course active du piston (5), avec la seconde paroi frontale (4) du corps principal (1), pour repousser la bille (17) formant clapet et ouvrir la soupape (16). 8 - Vérin télescopique suivant la revendication 5 caractérisé en ce que la bille (17) formant clapet est repoussée, par le ressort (18), contre le deuxième orifice (16b), le ressort (18) prend appui sur la paroi de la chambre (16c) de la soupape (16) dans laquelle est percé le premier orifice, et un doigt de commande (21) est fixé verticalement à la partie frontale supérieure (4) du corps principale (1), en regard du deuxième orifice supérieur (16b) de la soupape (16) de manière à venir en contact de la bille (17) formant clapet un peu avant la fin de course active du piston (5). 9 - Vérin télescopique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte plus de deux étages (9),(12), le dernière étage étant obtenu en remplaçant la tige de commande (12) par un nouveau corps cylindrique creux (9) susceptible de recevoir une nouvelle tige (12) communiquant avec l'étage précédent par au moins un orifice (19) assurant le passage du liquide sous pression entre étages, des butées (20) étant prévues pour le dégagement desdits orifices (19) en toutes circonstances.