Brevet FR2724422A1 — publié le 19960315

Dispositif hydraulique pour la mise en oeuvre d'un vérin. La présente invention concerne un outil permettant de réallser la connexion entre deux brins de câbles métalliques (plus particulièrement des câbles électriques) en les sertissant par écrasement l'un contre l'autre au moyen d'une mâchoire dont au moins un des éléments est actionné par un vérin hydraulique. Cet outil se présente sous la forme d'un outil à main comprenant une poignée A munie à sa base de batteries B et à sa partie haute d'un ensemble comprenant un moteur électrique X, une centrale hydraulique H et une mâchoire N dont une partie est fixe et dont la partie mobile est mue par un vérin hydraulique alimenté par ladite centrale H. La centrale hydraulique H sera décrite ci-après en relations avec les figures annexées dans lesquelles La figure 1 est une vue en coupe longitudinale de l'outil à main complet; La figure 2 est une vue partielle, en plan, en coupe CC des figures 3 et 4 de la partie hydraulique de la figure 1, le vérin hydraulique ayant été omis; La figure 3 est une vue en coupe selon A-A de la figure 2; La figure 4 est une vue en coupe selon BB des figures 2 et 3; La figure 5 est une vue de détail, à échelle agrandie illustrant la face de contact du plot de distribution en position qu'il occupe à la figure 3. La figure 6 est une vue de détail, à échelle agrandie illustrant le plot de distribution de la figure 2; La figure 7 est une vue selon la flèche D de la figure 6. La figure 1 illustre la disposition les uns par rapport aux autres des éléments A, B, H, M, N. En se reportant aux figures 2 à 7, on voit que la centrale hydraulique comporte un corps en deux parties l et la auquel est fixé un réservoir 2. Le réservoir 2 est en matière souple; il est ouvert à son extrémité supérieure et fixé à la partie de corps 1 par un cerclage métallique 3. Sur la figure 3, on a représenté en traits pleins le réservoir 2 dans la position qu'il occupe lorsqu'il est plein de liquide hydraulique et en traits pointillés celle qu'il occupe lorsque le liquide hydraulique a été envoyé au vérin actionnant la partie mobile de la mâchoire N. De préférence, comme cela est représenté, la partie inférieure des parois latérales du réservoir sont souples et la partie centrale du fond est plus rigide de façon à assurer une déformation régulière du réservoir lorsqu'il passe d'une position à l'autre. Ainsi, lorsque la pompe hydraulique (décrite ciaprès) pompe du liquide à partir du réservoir 2 vers le vérin hydraulique, le réservoir 2 se déforme au fur et à mesure que le liquide et pompé. I1 reprendra ensuite sa forme d'origine lorsque le vérin sera vidé de liquide hydraulique. Le réservoir 2 communique par une canalisation 4, percée dans la masse de la partie la du corps, avec une chambre d'admission 5. Cette chambre 5 et une cavité, ménagée entre les deux parties 1 et la du corps. La paroi latérale 5a de cette cavité est de forme analogue à un cylindre, mais n'est pas un cylindre de révolution. En se reportant à la figure 4, on voit que cette chambre 5 est constituée de deux demi-cylindres de meme rayon R, mais l'un de centre Q et l'autre de centre Q', ces deux centres étant décalés l'un par rapport à l'autre sur l'axe vertical xy d'une distance "e". A l'intérieur de la chambre 5 est disposé un roulement en couronne 6. Ce roulement comporte une couronne extérieure 6a, une couronne intérieure 6b, et entre les deux, des billes 6c. Le rayon de la paroi externe de la couronne extérieure 6a est égal à R. ne rainure 7 est gravée sur un côté de la couronne extérieure 6a et une clavette 8 est placée dans cette rainure. Cette rainure 7 et cette clavette 8 ont pour objet de guider le roulement 6 quand il se déplace de haut en bas dans la chambre 5. Ce roulement 6 est maintenu dans la position haute, représentée aux figures 1 et 2 par un ensemble de poussoirs 9a, 9b,9c contretenus par des ressorts 1Oa, 10b,iOc. A l'intérieur de l'espace défini par la couronne intérieure 6b est disposé un disque 11, dont le centre de rotation WW coïncide avec le centre Q. Ce disque est tenu par un roulement à billes 12 porté par le corps 1 et est porté par un arbre creux 13 qui est emmanché sur ltarbre 14 du moteur électrique M. Le moteur M entraîne donc en rotation le disque 11. Le disque 11 comporte une pluralité d'alésages radiaux 15 (qui sont au nombre de cinq dans l'exemple représenté). Dans chaque alésage 15 coulisse une tige 16, munie d'une tête 17. Lorsque le disque 11 est entraîné en rotation par le moteur M, les tiges 16 ont tendance à sortir des alésages 15 sous l'effet de la force centrifuge ; de sorte que les têtes 17 desdites tiges 16 viennent en appui contre la paroi interne de la couronne intérieure 6b. De préférence, comme cela est représenté, la paroi 17a de la tête 17 qui est en contact avec la couronne 6b est une portion de cylindre. Il en résulte que pendant la moitié de leur trajet circulaire, située à gauche de la ligne xy sur la figure 4, les tiges 16 sortent des alésages 15, ce qui correspond à la phase d'aspiration et que pendant l'autre moitié de leur course circulaire, située à droite de la ligne xy, les tiges 16 s'enfoncent dans les alésages 15, ce qui correspond à la phase de refoulement. Les moyens par lesquels le liquide hydraulique qui se trouve dans la chambre 5 est admis dans les alésages 15 pendant la phase d'admission et ressort desdits alésages pendant la phase de refoulement seront décrits plus loin. Les tiges 16 constituent donc des pistons qui sont animés d'un mouvement de va et vient au cours duquel ils aspirent le liquide et le refoulent. Sur les deux ou trois pistons alternativement en phase de refoulement, on a représenté les forces f exercées sur la couronne 6b par le liquide hydraulique refoulé sous pression. La résultante de ces trois forces est légèrement inclinée par rapport à une droite perpendiculaire à l'axe xy ; il y a donc une composante R dirigée parallèlement audit axe xy. Cette composante a pour effet de repousser la couronne 6 vers le bas à l'encontre des ressorts 10 (lOa,lOb, vioc) ; la couronne 6 étant guidée par la clavette 8 dans la rainure 7.Au cours de ce mouvement et si la pression de refoulement est suffisante à vérifier l'effort antagoniste des ressorts, la distance e diminue jusqu'à devenir nulle lorsque les points Q et 2' coïncident. A ce moment, la couronne 6 étant concentrique au disque 11, le mouvement des pistons 16 dans les alésages 15 est nul. On voit ainsi que la pompe à pistons radiaux ainsi constituée est une pompe autorégulatrice, la loi de la régulation débit/pression étant déterminée à volonté par les ressorts 10 (lova, 10b, vioc). Dans l'exemple représenté, il y a trois ressorts 10, mais il pourrait n'y en avoir qu'un seul. L'avantage d'avoir plusieurs ressorts provient de ce que, en utilisant des ressorts de résistance, et de longueurs différentes, on peut faire varier à volonté la loi de régulation du débit en fonction de la pression. A noter que chaque ressort 10 est contretenu par un bouchon 19 (19a,19b,19c) vissé dans la partie la du corps de sorte que l'on peut régler à volonté la position où tension des ressorts 10. Dans l'exemple représenté, le ressort central lOb est plus grand que les ressorts îOa et vioc. Il en résulte que le ressort lOb entre le premier en action et que les ressorts a et c entrent ensuite en action. Il est préférable, pour des raisons de répartition symétrique des efforts, que les ressorts 10a et lOc aient des caractéristiques de résistance et de longueur identiques, mais cela n'est pas obligatoire. Au fond de chaque alésage 15 débouche une canalisation 18, qui à son autre extrémité, débouche dans la chambre 5 (figure 3). La face avant lla du disque 11 est rectifiée, rodée et polie au marbre de façon à avoir une planéité aussi parfaite que possible et un "poli-miroir". Contre cette face lia repose un plot de distribution 20 qui est maintenue appliquée contre ladite face lia par un ressort 21. Le plot de distribution 20 est représenté à plus grande échelle aux figures 5, 6 et 7. La face 20a de ce plot de distribution 20, qui se trouve en contact avec la face avant ila du disque 11 est représentée aux figures 5 et 7. En se reportant à ces figures, on voit que le plot de distribution 20 est constitué par un disque dont la face 20a est en contact avec la face lia du disque 11 et par une tige 20b, concentrique audit disque, cette tige pénétrant dans un alésage 22 ménagé dans la partie la. En comparant les figures 2 et 3, on voit que l'axe ZZ du plot 20 est dans le même plan vertical que l'axe WW du disque 11 et de l'arbre 14 du moteur M, mais que dans ce plan horlzontal, il est décalé latéralement d'une longueur "1" (figure 6); l'axe de l'alésage 22 est également l'axe Z; cet alésage 22 débouche dans un alésage 23 dont l'axe est l'axe WW. Sur la face 20e sont creusées deux lunules 20c et 20d qui sont symétriques par rapport au plan TT comprenant l'axe WW (figure 7). Chaque lunule 20c, 20d est en arc de cercle symétrique par rapport au plan UU. La lunule 20d est traversée en son milieu par une rainure 20a, de même profondeur, qui débouche dans un trou borgne central 20f, qui est centré sur l'intersection des axes YY' et UU, c'est-à-dire concentrique au disque 11 ou encore situé sur l'axe WW. Les deux lunules en arc de cercle 20c et 20d sont concentriques au trou central 20f. Ces deux lunules ont une largeur égale au diamètre des perçages 18 ménagés dans le disque 11 et disposé à la même distance de l'axe de rotation WW du disque 11 de sorte que lorsque le disque 11 est en rotation, les orifices des perçages 18 passent en face des lunules 20c et 20d. La lunule 20d est en communication avec la chambre 5; tandis que la lunule 20c communique avec une canalisation 20g, creusée dans la masse du plot 20, cette canalisation 20g débouchant dans une canalisation 20h, creusée dans la tige 20b,co-axialement avec celle-ci. Le plot 20 est fixe en rotation. Il en résulte que lorsque les orifices des perçages 18 passent en face de la lunule 20d, le liquide se trouvant dans la chambre 5 est admis par les perçages 18 dans les alésages 15, les tiges 16 étant en phase d'aspiration. Par contre, lorsque les tiges 16 sont en phase de refoulement, les perçages 18 correspondant circulent devant la lunule 20c et le liquide sous pression est refoulé par la canalisation 20g jusqu'à l'alésage central 20h de la tige 20b du plot 20. La lunule 20c est soumise à la pression de sortie P. La surface sur laquelle cette pression agit est représentée par la zone hachurée de surface s. Comme cela est connu, cette surface déborde légèrement du contour géométrique de la lunule 20c; la surface de la section de l'alésage 22 est égale à S. Les dimensions relatives de la lunule 20c et de l'alésage 22 sont déterminées de façon que S soit plus grand que s; on a ainsi P.S P.s ce qui a pour effet que la face 20a de la pièce 20 est plaquée par la pression contre la face lia du disque 11. La surface 20a du plot de distribution 20 est de préférence munie d'une rainure circulaire 20i concentrique à 20f d'où partent une pluralité de rainures rayonnantes 20j; ces rainures 20i et 20j ayant pour objet d'assurer la présence d'un film d'huile entre les faces lia du disque 11 et 20a du plot 20. Sur la figure 7, le point G représente le centre moyen de poussée de la surface s : la longueur de la surface est déterminée de façon que ce point G se trouve sur l'axe ZZ de l'alésage 20h (ou de l'alésage 22). Il en résulte que les pression antagonistes P.S et P.s s'exercent sensiblement le long de cet axe ZZ et que le plot 22 est soumis à des forces axiales qui n'ont aucun effet sur sa stabilité latérale. La haute pression, indiquée par la référence P sur les figures 6 et 7 débouche dans l'alésage 22, qui, lui-même débouche dans un alésage 23 dans lequel est disposé un clapet de surpression 24. Ce clapet de surpression 24 comporte d'une part un canal central 25, obturé par une bille 26, ledit canal central 25 débouchant dans la chambre du vérin à simple effet actionnant la mâchoire mobile et conportant d'autre part un orifice latéral 27 situé en arrière de la bille 26 lorsque celle-ci est sur son siège. L'alésage 22 communique avec une canalisation 28 et l'orifice 27 fait communiquer le canal central 25 et une canalisation 29. La canalisation 28 débouche dans un alésage 30 dans lequel est disposé un clapet anti-retour 31 solidaire d'une tige 32 qui fait saillie hors de la partie la du corps. La canalisation 29 débouche dans un alésage 33 muni d'un clapet anti-retour 34 attelé à un poussoir 35 actionné à un levier manuel 36. Lorsque le clapet antiretour, qui est maintenu fermé par la pression P est ouvert par action sur le levier 36, il met en communication l'alésage 23 et la chambre d'admission 5 par une canalisation 37 qui traverse l'alésage 30. Le fonctionnement du dispositif ainsi décrit est le suivant. Lorsque le moteur M est mis en marche par action sur un contacteur placé sur la poignée A, le disque 11 est mis en rotation et le liquide hydraulique est pompé par les pistons 16 à partir de la chambre 5 et du réservoir 2 et refoulé à travers la pièce de distribution 20 dans l'alésage 22 puis l'alésage 23. Le liquide sous pression P soulève la bille 26 et par le canal 25 arrive au vérin qui actionne la partie mobile de la mâchoire M. A titre d'exemple, on a réalisé un dispositif tel que décrit et avec un moteur M de 100 watts tournant à 4.000 t/mn on a obtenu une pression P maximum égale à 10.000 psi (environ 700 bar). Lorsque le vérin commence à se mettre en action et qu'il ne rencontre pas de résistance, la pompe à pistons radiaux 16 a un débit maximum pour une pression faible ; au fur et à mesure que la mâchoire M rencontre une résistance, la pression P augmente et déplace automatiquement la couronne 6 dans la chambre 5 afin de réaliser une régulation qui dans ce cas particulier vérifie que P x Q = cste, c'est à dire : optimisation de ltemploi du moteur qui travaille à vitesse constante. Dans l'exemple réalisé, la pression maximum de travail désirée étant égale à 10.000 psi le clapet de surpression 31 est taré à la pression maxi du circuit soit pour ce cas d'application 10.000 psi (700 bar).Lorsque cette pression est atteinte, le pointeau du clapet anti-retour 31 se soulève de son siège et fait se déplacer (vers le bas sur la figure 1) la tige 32 qui actionne un micro-switch 32a qui coupe l'alimentation du moteur M et le pointeau continue à se déplacer jusqu'à découvrir la canalisation 37 de sorte que le liquide hydraulique est évacué vers la chambre 5, qui communique avec le réservoir 2. En fonctionnement normal, la partie mobile de la mâchoire N avance pour sertir les câbles électriques l'un dans l'autre sous l'effet de la très haute pression hydraulique appliquée à son vérin. Lorsque le moteur M cesse de tourner, la pression dans l'alésage 22 s'abaisse, le clapet anti-retour 26 se ferme mais la pression appliquée au vérin de la mâchoire demeure. Pour annuler cette pression et donc relâcher le vérin, l'opérateur agit sur le levier 36, ce qui ouvre le clapet anti-retour 34 et fait communiquer l'alésage 29 et la chambre d'alimentation 5. Revendications 1. Dispositif hydraulique pour la mise en oeuvre du vérin d'actionnement de la partie mobile de la mâchoire (N), caractérisé par le fait qu'il comporte un réservoir souple, déformable (2), une pompe à autorégulation, un clapet de surpression (31) et un clapet d'annulation de pression (35) actionné par une commande manuelle (36). 2. Dispositif hydraulique selon 1 revendication 1, dans lequel la pompe est constituée par une pluralité de pistons (16) disposés dans des alésages radiaux (15) ménagés dans un disque (11) entraîné par un moteur (M), ces pistons reposant contre la paroi interne (6b) d'une couronne circulaire (6) susceptible de se déplacer entre une position excentrée par rapport au disque (11) pour laquelle le débit de la pompe est maximum et une position concentrique audit disque (11) pour laquelle le débit est nul. 3. Dispositif hydraulique selon la revendication 2, dans lequel la couronne circulaire mobile (6) est contretenue par au moins un ressort (10) qui en s'opposant au mouvement de la couronne détermine la loi de la variation du débit en fonction de la pression. 4. Dispositif hydraulique selon la revendication 3, dans lequel la couronne (6) est contretenue par une pluralité de ressorts de caractéristiques (rigiditélongueur) variables afin de déterminer à volonté la loi de la variation du débit en fonction de la pression. 5. Dispositif hydraulique selon la revendication 2, dans lequel chaque alésage (15) des pistons (16) communique par son extrémité inférieure avec une canalisation (18) qui débouche sur la face avant (lla) du disque (11). 6. Dispositif hydraulique selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte un plot de distribution (20), constitué par un disque dont la face (20a) est plaquée contre la face (lia) du disque (11), ce disque étant solidaire d'une tige (20b) disposée dans un alésage (22), l'axe longitudinal (ZZ) de la tige (20b) et du disque étant décalé latéralement d'une longueur (1) par rapport à l'axe de rotation (WW) du disque (11) portant les pistons (16). 7. Dispositif hydraulique selon la revendication 6, dans lequel l'importance du décalage (1) est déterminé de telle sorte que le centre moyen de poussée des réactions des forces exercées sur le plot (20) soit contretenu par la poussée de la tige (20b) et cela sans créer de couple de renversement nuisible à la stabilité du plot de distribution. 8. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la face (20a) du plot (20) comporte deux lunules symétriques (20d et 20c) l'une (20d) servant à l'alimentation des pistons(l6) pendant la phase d'aspiration et l'autre (20c) à recueillir le liquide refoulé pour l'acheminer par les canalisations (20g) et (20h) jusque dans l'alésage (22) par lequel est alimenté le vérin de mise en oeuvre de la mâchoire. 9. Dispositif hydraulique selon la revendication 2, dans lequel entre la pièce de distribution (20) et le vérin actionnant la partie mobile de la mâchoire (N) sont disposés un clapet de surpression (31), un clapet antiretour (26) et un clapet (35) commandé par une commande manuelle (36). 10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel le clapet anti-retour (26) a pour effet de maintenir la pression dans le vérin lorsque l'opérateur cesse d'actionner le moteur M ; tandis que le clapet (35) commandé manuellement a pour effet de l'annuler.