Brevet FR2758164A1 — publié le 19980710

La présente invention concerne un dispositif de freinage destiné à un vérin sans tige, ainsi qu'un vérin muni d'un tel dispositif. I1 existe déjà plusieurs systèmes de freinage permettant le freinage d'un chariot monté sur un vérin sans tige comportant un cylindre dans lequel coulisse un piston sans tige. Le chariot est solidaire du piston sans tige se déplaçant à l'intérieur du cylindre. Le piston délimite deux chambres à l'intérieur du vérin. En injectant du fluide sous pression dans l'une ou l'autre des chambres, le piston se déplace dans un sens prédéterminé selon la direction axiale du vérin. Dans les systèmes connus, un patin de frein vient en appui contre une des faces du corps de vérin. Pour ce faire, le patin vient frotter sur une bande ou un support monté sur le corps du vérin, ou bien vient en appui directement sur le corps du vérin. Les efforts provoqués par ces dispositifs de freinage sont importants. La plupart créent un couple sur le guidage du chariot. De ce fait, il est nécessaire de prévoir un guidage extérieur pour le chariot. Pour remédier à cet inconvénient, il est connu de placer les patins de frein de telle sorte que l'effort résultant du freinage soit un effort normal. Ce dernier crée alors une charge supplémentaire pour les paliers du piston et provoque une usure prématurée de ceux-ci. La présente invention a alors pour but de fournir un dispositif de freinage permettant de freiner un chariot associé à un vérin sans tige en n'exerçant sur ce dernier ni couple important, ni efforts importants. De préférence, le dispositif selon l'invention sera de fabrication simple, fiable et peu encombrante. À cet effet, le dispositif qu'elle propose est un dispositif de freinage destiné à un vérin sans tige comportant un cylindre à l'intérieur duquel se déplace un piston sans tige, et un chariot, solidaire du piston sans tige et se déplaçant à l'extérieur du cylindre. Selon l'invention, ce dispositif comporte au moins deux patins de frein montés dans le chariot de part et d'autre d'une bande s'étendant le long d'une face du cylindre, au moins l'un des patins étant mobile afin de pouvoir réaliser un pincement de la bande entre les deux patins. Ainsi, le freinage s'effectue par pincement de la bande. Ce mode de freinage permet d'obtenir un freinage efficace sans exercer de couple important ou provoquer une usure prématurée des paliers du piston. En effet, l'effort du pincement sur le chariot est un effort axial et sa droite d'action est relativement proche de l'axe du vérin. Ainsi, le couple créé est faible et l'usure des paliers du piston est minimisée. Dans une première variante avantageuse, la bande est une bande métallique, de type clinquant. De préférence, cette bande est une bande extérieure de vérin sans tige servant à protéger le vérin de l'environnement. Une forme d'exécution avantageuse prévoit qu'au moins un patin de frein est fixe par rapport au chariot et qu un patin de frein faisant face à un patin fixe se déplace perpendiculairement à la bande. Dans cette forme d'exécution, le patin mobile est avantageusement solidaire d'un plateau présentant une surface inclinée par rapport au déplacement du chariot et le déplacement du patin mobile est avantageusement commandé par le déplacement d'une pièce en forme de coin disposée entre la surface inclinée et une surface parallèle au déplacement du chariot. Dans ce cas, le dispositif comporte de préférence deux pièces en forme de coin se faisant face ; une chambre alimentée en fluide sous pression se trouve entre ces deux pièces de telle sorte que lorsque du fluide sous pression est injecté dans la chambre, les deux pièces en forme de coin s'éloignent l'une de l'autre et éloignent ainsi le patin mobile du patin fixe correspondant, et chaque pièce en forme de coin est précontrainte élastiquement par un ressort vers l'autre pièce en forme de coin. Dans le cas d'un dispositif comportant un patin fixe et un patin mobile, ce dispositif comporte avantageusement de chaque côté de l'ensemble formé par un patin fixe et un patin mobile correspondant, un patin fixe, placé par rapport à la bande du même côté que le patin mobile et venant au contact de la bande lorsque le patin mobile vient appuyer sur la bande en déformant celle-ci. L'invention concerne également un vérin sans tige comportant un cylindre à l'intérieur duquel se déplace un piston sans tige et un chariot, solidaire du piston sans tige et se déplaçant à l'extérieur du cylindre, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de freinage tel que décrit ci-dessus. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférée d'un vérin et d'un dispositif de freinage selon l'invention. Figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un dispositif de frein selon l'invention, Figure 2 est une vue en coupe schématique, à échelle agrandie, montrant le fonctionnement du dispositif de la figure précédente, et Figure 3 est une vue en perspective d'un vérin équipé d'un dispositif de freinage tel que celui des figures 1 et 2. La figure 2 permet de bien comprendre le principe de fonctionnement d'un dispositif de freinage selon l'invention. Sur ce dessin schématique, on reconnait un vérin sans tige comportant un corps de vérin 2 formant le cylindre dlun ensemble piston/cylindre, un piston sans tige 4 et un chariot 6 solidaire du piston sans tige 4. Le principe de fonctionnement d'un tel vérin est connu et n'est pas décrit ici. Le vérin représenté au dessin comporte aussi, de manière connue, une bande 8 en acier, de type clinquant. Cette bande 8 est une bande extérieure de vérin sans tige, servant à protéger le vérin de l'environnement. Comme décrit plus en détails ci-après, cette bande 8 sert également au freinage du chariot 6. Un dispositif de freinage selon 11 invention est intégré au chariot 6. Dans le mode de réalisation préférentiel représenté au dessin, il comporte trois patins de frein fixes, liés au chariot 6 et un patin de frein 10, mobile par rapport au chariot 6. Un patin de frein fixe 12 se trouve face au patin de frein mobile 10 et les deux autres patins fixes 14 se trouve chacun d'un côté et de l'autre de l'ensemble formé par le patin mobile 10 et le patin fixe associé 12. La bande de clinquant 8 passe entre, d'une part le patin fixe central 12 et d'autre part le patin mobile 10 et les deux autres patins fixes latéraux 14. Le patin fixe central 12 est fixé sur la partie inférieure du chariot 6 et se trouve par rapport à la bande 8 du côté du corps de vérin 2 et du piston 4. Ce patin 12 est équipé de manière connue d'une armature de frein. Les autres patins fixes 14 sont également équipés d'une garniture de frein et sont fixés sur un corps supérieur 16 solidaire du chariot 6. Le patin mobile 10 comporte également une armature de frein. Cette dernière est fixée sur la face inférieure d'un plateau mobile 18, c'est à dire la face de ce plateau 18 tournée vers le corps du vérin 2. La face supérieure du plateau mobile 18 comporte deux surfaces inclinées 20 par rapport à l'axe 22 du vérin. Ces deux surfaces 20 convergent vers le centre du plateau 18 et sont inclinées du centre du plateau 18 vers l'extérieur de celui-ci, du haut vers le bas. L'inclinaison de ces surfaces est de quelques degrés, par exemple environ 5". Le corps supérieur 16 présente sensiblement en son centre une chambre 24 destinée à recevoir du fluide sous pression, par exemple de l'air comprimé. En outre, de part et d'autre de cette chambre 24, face aux surfaces inclinées 20 du plateau 18, des surfaces 26 sensiblement parallèles à l'axe 22 du vérin sont réalisées. Entre le plateau mobile 18 et le corps supérieur 16, plus précisément entre les surfaces parallèles 26 et les surfaces inclinées 20, sont disposés des pièces en forme de coin 28. Les pièces en forme de coin 28 sont reliées à un piston 30 coulissant dans la chambre 24 par une tige 32. Les deux pistons 30 se font donc face. À l'opposé des pistons 30, se trouvent deux ressorts 34 qui relient les pièces en forme de coin 28 au corps supérieur 16 et qui poussent ces deux pièces 28 l'une vers l'autre. Les pièces en forme de coin 28 sont montées sur des billes 36, afin de diminuer les frottements entre elles et les surfaces 20 et 26 entre lesquelles elles se déplacent. La chambre 24 est munie dune alimentation en fluide sous pression. Lorsque du fluide sous pression est injecté dans la chambre 24, les deux pistons 30 s'écartent l'un de l'autre. De ce fait, les pièces en forme de coin 28 s'écartent également lune de l'autre, à l'encontre des deux ressorts 34. Le plateau mobile 18 portant le patin mobile 10 peut alors s'éloigner de la bande 8 par effet de coin. Des ressorts de rappel non représentés peuvent avantageusement agir sur le plateau 18 pour l'écarter de la bande 8. Bien entendu, la force de ces ressorts sera faible, car elle s'oppose à la force de freinage. Par contre, lorsque la chambre 24 n'est plus sous pression, les ressorts 34 poussent les pièces en forme de coin 28 l'une vers l'autre. Ces pièces 28 prennent alors appui sur les surfaces parallèles 26 et agissent sur les surfaces inclinées du plateau 18 pour pousser celles-ci, et donc aussi le plateau mobile 18, vers le patin fixe central 10. La bande 8 se trouve alors pincée entre les patins 10 et 12. Lorsque la bande 8 est pincée entre les deux patins 10 et 12, elle est déformée et, de par la forme donnée aux patins fixe 12 et mobile 10, elle tend à se relever sur les côtés, c'est à dire à s'éloigner du corps de vérin 2. Les deux patins fixes 14 latéraux sont conformés et placés de telle manière que lorsque la bande 8 se déforme, elle vient se plaquer sur toute la longueur des armatures de frein de ces patins fixes 14. La force de frottement s'en trouve ainsi sensiblement augmentée et le freinage amélioré. Ce dispositif de freinage est un dispositif de sécurité. En effet, lorsque la pression chute, le frein est activé. Lors du fonctionnement du vérin, c'est à dire lorsqu'une chambre du vérin se trouvant d'un côté ou de l'autre du piston sans tige 4 est alimentée en fluide sous pression, il suffit d'alimenter alors également la chambre 24 du dispositif de freinage. Ainsi le frein est libéré et le vérin fonctionne sans aucune résistance liée au frein. Bien entendu, il suffit d'incliner les surfaces 20 dans l'autre sens pour que le système de freinage puisse être utilisé en système de freinage actif, dans lequel il est nécessaire de mettre le dispositif de freinage sous pression pour obtenir un effet de freinage. La première variante, celle dessinée sur les figures, est généralement la variante préférée. De par sa conception, on constate que le dispositif de freinage selon l'invention ne crée qu'un couple de freinage faible sur le chariot 6 ou sur le vérin. De plus, l'effort qui est transmis sur les paliers du piston sont relativement faibles. Le serrage obtenu permet aussi un freinage efficace. Soit en effet FS la force de serrage exercée, FR la force exercée par un ressort, T1 la force exercée par une pièce en forme de coin 28 sur le corps extérieur 16 et T2 la force exercée par cette pièce 28 sur le plateau 18. L'angle des surfaces inclinées 20 par rapport à l'axe 22 du vérin est appelé ss et le coefficient de résistance au roulement des billes 36 est appelé Cr. On a alors à l'équilibre de chaque pièce en forme de coin 28 les équations suivantes FR = T2sinp + Cr*(T2*cosss + T1) T1 = T2cosp Par conséquent, l'effort appliqué sur la bande s'exprime par FS = 2*T1 = 2*FR / (tant + 2*Cr) soit FS / FR = 2 / (tant + 2*Cr) En prenant p = 50 et Cr = 0,04 qui sont des valeurs concrètes et proches de la réalité, on trouve FS / FR = 11,9. C'est ce rapport de force qui rend possible l'utilisation de ce type de frein. On constate également que ce dispositif de freinage est très compact et qu'il peut se loger à l'intérieur même du chariot. Ainsi, toutes les faces du corps du vérin sont disponibles pour la fixation de divers éléments. La figure 3 montre par exemple le dispositif de freinage monté sur un porteur pneumatique avec une chaîne porte câble. Sur une face du corps de vérin 2 est monté un rail de guidage 38 et une chaîne porte câble 40 est disposée sur une autre face du vérin. Cette configuration montrée sur la figure 3 est représentée à titre d'exemple pour montrer une application avantageuse du dispositif de freinage selon l'invention. En effet, dans une telle configuration, il est difficile de placer un dispositif de freinage de l'art antérieur, alors qu'aucun problème ne se pose pour un dispositif selon l'invention. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la forme d'exécution et à l'application décrites ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. Ainsi par exemple, la bande qui est pincée pour réaliser le freinage n'est pas forcément la bande extérieure du vérin sans tige, mais peut être une bande rajoutée sur le vérin et qui ne sert qu'au freinage. Cette bande est avantageusement accolée à la bande extérieure de protection, mais d'autres positions relatives sont envisageables. Le nombre de patins de frein peut également être changé. Seuls deux patins sont nécessaires pour réaliser le pincement de la bande. En outre, il est possible d'avoir non pas un seul, mais plusieurs patins mobiles. On peut alors par exemple avoir deux patins mobiles l'un en face de l'autre. Dans la forme de réalisation préférée décrite cidessus, les pièces en forme de coin sont montées sur des billes, mais elles pourraient également être montées sur d'autres éléments de roulements, tels par exemple des rouleaux. On pourrait aussi de munir ces pièces de patins de glissement ou de choisir le matériau constitutif de ces pièces de manière à avoir un faible coefficient de frottement sur les surfaces sur lesquels ils se déplacent. Tout autre dispositif pour commander le freinage est envisageable. I1 n'est pas nécessaire que ce dispositif de commande utilise une source de fluide sous pression identique à celle du vérin. I1 peut s'agir d'une autre source de pression ou bien même d'une tout autre source d'énergie. REVENDICATIONS 1. Dispositif de freinage destiné à un vérin sans tige comportant un cylindre à l'intérieur duquel se déplace un piston sans tige (4), et un chariot (6), solidaire du piston sans tige (4) et se déplaçant à l'extérieur du cylindre, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux patins (10,12,14) de frein montés dans le chariot (6) de part et d'autre d'une bande (8) s'étendant le long d'une face du cylindre, au moins l'un des patins (10) étant mobile afin de pouvoir réaliser un pincement de la bande (8) entre les deux patins (10,12). 2. Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bande (8) est une bande métallique, de type clinquant. 3. Dispositif de freinage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la bande (8) est une bande extérieure de vérin sans tige servant à protéger le vérin de 1' environnement. 4. Dispositif selon lune des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins un patin de frein (12,14) est fixe par rapport au chariot (6) et en ce qu'un patin de frein (10) faisant face à un patin fixe (12) se déplace perpendiculairement à la bande (8). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le patin mobile (10) est solidaire d'un plateau (18) présentant une surface inclinée (20) par rapport au déplacement du chariot et en ce que le déplacement du patin mobile (10) est commandé par le déplacement d'une pièce en forme de coin (28) disposée entre la surface inclinée (20) et une surface (26) parallèle au déplacement du chariot. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte deux pièces en forme de coin (28) se faisant face, en ce qu'une chambre (24) alimentée en fluide sous pression se trouve entre ces deux pièces (28) de telle sorte que lorsque du fluide sous pression est injecté dans la chambre (24), les deux pièces en forme de coin (28) s'éloignent lune de l'autre et éloignent ainsi le patin mobile (10) du patin fixe (12) correspondant, et en ce que chaque pièce en forme de coin (28) est précontrainte élastiquement par un ressort (34) vers l'autre pièce en forme de coin (28). 7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte de chaque côté de l'ensemble formé par un patin fixe (12) et un patin mobile (10) correspondant, un patin fixe (14), placé par rapport à la bande (8) du même côté que le patin mobile (10) et venant au contact de la bande (8) lorsque le patin mobile (10) vient appuyer sur la bande (8) en déformant celle-ci. 8. Vérin sans tige comportant un cylindre à l'intérieur duquel se déplace un piston sans tige (4) et un chariot (6), solidaire du piston sans tige (4) et se déplaçant à l'extérieur du cylindre, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de freinage tel que revendiqué dans l'une des revendications 1 à 7.