Brevet FR2802985A1 — publié le 20010629

La présente invention concerne de façon générale un vérin, et, dans son mode de réalisation préféré, un vérin à double effet. Plus précisément, l'invention concerne un vérin comprenant au moins une première chambre de travail à volume variable délimitée par un cylindre de longueur déterminée, par une première paroi de fond du cylindre, et par une première face d'un piston sélectivement déplacé dans le cylindre, depuis une position de repos correspondant à un volume minimal de la première chambre jusqu'à une position extrême, au moyen d'un fluide sous pression injecté dans la première chambre, le piston étant prolongé par une tige d'actionnement externe à la première chambre et faisant saillie hors du cylindre. Les vérins de ce type sont connus depuis longtemps et trouvent application dans de très nombreux domaines de la technique. Dans certaines de ces applications, il est nécessaire d'arrêter et de maintenir la tige d'actionnement dans une position fixe et bien définie, intermédiaire entre la position qu'elle adopte pour la position de repos du piston, et celle qu'elle adopte pour la position extrême du piston. Dans ce contexte, le principal objectif de l'invention est donc de proposer un vérin de structure simple et répondant néanmoins à cette exigence de façon satisfaisante. Un premier objectif accessoire de l'invention est de proposer un vérin dont la structure permette, de façon simple, de définir la position d'arrêt intermédiaire de la tige d'actionnement lors de la construction du vérin. Un second objectif accessoire de l'invention est de proposer un vérin dans lequel la position d'arrêt intermédiaire de la tige d'actionnement puisse être définie en tout point entre les positions extrêmes de cette tige. Un troisième objectif accessoire de l'invention est de proposer un vérin dans lequel la position d'arrêt intermédiaire de la tige d'actionnement puisse être définie avec une précision relativement élevée. Enfin, un quatrième objectif accessoire de l'invention est de proposer un vérin dont l'encombrement soit à la fois réduit et indépendant du choix de la position d'arrêt intermédiaire de la tige d'actionnement. A cette fin, le vérin de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend un organe de liaison et un dispositif de retenue, en ce que ce dispositif comprend un carter adjacent à la première paroi de fond et externe à la première chambre, des organes de retenue axiale logés dans le carter, et une navette adoptant sélectivement un état de repos pour lequel elle est logée dans le carter et quittant sélectivement son état de repos en traversant un passage ouvert entre le carter et la première chambre, en ce que l'organe de liaison est disposé dans le cylindre, présente une longueur inférieure à celle du cylindre et relie le piston à la navette, la navette étant placée dans son état de repos lorsque le piston est en position de repos, et déplacée de son état de repos lorsque le piston dépasse une position intermédiaire entre sa position de repos et sa position extrême, et en ce que les organes de retenue axiale exercent sur la navette, dans son état de repos, une force de retenue axiale d'amplitude limitée s'opposant à un déplacement de la navette hors de son état de repos. Dans le cas fréquent o le vérin, après actionnement, doit pouvoir retourner de lui-même à sa position de repos sans assistance, et notamment sans l'aide d'un ressort qui serait comprimé par le vérin lors de son actionnement, ce vérin comprend une seconde chambre de travail délimitée par le cylindre, par une seconde face du piston, et par une seconde paroi de fond du cylindre, cette seconde paroi étant traversée de façon étanche par la tige d'actionnement. L'organe de liaison comprend par exemple une ou plusieurs tige(s) de liaison rigide(s), montée(s) coulissante(s) de façon étanche à travers le piston, ou dans la tige d'actionnement si elle est creuse, entre des première et seconde butées. De préférence, la navette comprend un corps essentiellement cylindrique et les organes de retenue axiale comprennent des billes sollicitées par une force élastique radiale et venant sélectivement en appui, pour une position limite adoptée par la navette au moins lorsque le piston est dans sa position intermédiaire, sur une surface inclinée du corps de la navette. Dans ce cas, les organes de retenue axiale peuvent comprendre un poussoir essentiellement cylindrique, sollicité axialement dans le carter par un ressort précontraint en direction du piston, et présentant une rampe conique qui, au moins dans la position limite de la navette, est en appui sur les billes. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, la rampe conique du poussoir s'évase en direction du piston alors que la surface inclinée du corps de navette est sensiblement tronconique et converge en direction du piston. Par ailleurs, le poussoir peut délimiter dans le carter des première et seconde chambres auxiliaires, étanches l'une par rapport à l'autre et dont la seconde communique avec la première chambre de travail à travers le passage, ce dont il résulte que les billes cessent d'être sollicitées contre la surface inclinée du corps de la navette par la force élastique radiale lorsque le fluide sous pression injecté dans la première chambre de travail exerce sur le poussoir une force suffisante pour comprimer le ressort précontraint. La surface inclinée du corps de navette peut alors être transversalement terminée par une face arrière et les organes de retenue axiale peuvent comprendre un noyau épaulé, élastiquement sollicité contre la face arrière du corps de navette, et dont une partie antérieure sensiblement cylindrique prend la place de la surface inclinée pour maintenir les billes dans la position radiale qu'elles adoptent lorsque la navette quitte son état de repos. Dans tous les cas, les organes de retenue axiale comprennent avantageusement un appui frontal du carter, servant de butée axiale aux billes, et le noyau est de préférence monté coulissant dans le poussoir et guidé par lui. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un vérin conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, représenté dans la position de repos du piston et de la tige d'actionnement; - la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un vérin conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, représenté dans la position d'arrêt intermédiaire du piston et de la tige d'actionnement; - la figure 3 est une vue schématique en coupe d'un vérin conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, représenté dans la position d'actionnement extrême du piston et de la tige d'actionnement; - la figure 4 est une vue schématique en coupe d'un vérin conforme à un second mode de réalisation de l'invention, représenté dans la position de repos du piston et de la tige d'actionnement; - la figure 5 est une vue schématique en coupe d'un vérin conforme à un second mode de réalisation de l'invention, représenté dans la position d'arrêt intermédiaire du piston et de la tige d'actionnement; et - la figure 6 est une vue schématique en coupe d'un vérin conforme à un second mode de réalisation de l'invention, représenté dans la position d'actionnement extrême du piston et de la tige d'actionnement. Dans les deux modes de réalisation illustrés, le vérin comprend essentiellement un cylindre 2 dans lequel un piston coulissant 3 délimite une chambre de travail arrière 11 et une chambre de travail avant 12. Le cylindre 2 est fermé à ses extrémités arrière et avant par des parois de fond respectives, 21 et 22, séparées l'une de l'autre par une distance LO représentant la longueur du vérin. La chambre de travail arrière 11 se trouve ainsi définie dans le cylindre 2 entre une face arrière 31 du piston 3 et la paroi de fond arrière 21 du cylindre, la chambre de travail avant 12 étant définie dans le cylindre 2 entre une face avant 32 du piston 3 et la paroi de fond avant 22 du cylindre. Le cylindre 2 est percé, dans chacune des chambres 11 et 12, d'un orifice d'injection et de refoulement, tel que 61, 23, par lequel un fluide sous pression peut être injecté dans cette chambre ou en être éjecté, le piston 3 pouvant ainsi être déplacé dans le cylindre 2 depuis une position de repos qui correspond à un volume minimal de la chambre arrière 11 (figures 1 et 4), jusqu'à une position d'actionnement extrême correspondant à un volume maximal de cette chambre 11 (figures 3 et 6). Le piston 3 est prolongé par une tige d'actionnement 4, qui est externe à la chambre arrière 11, qui fait saillie hors du cylindre 2 en traversant de façon étanche la paroi de fond avant 22 du cylindre, et qui adopte donc une position imposée par celle du piston. Le vérin selon l'invention est remarquable en ce qu'il comprend essentiellement un organe de liaison 5 qui, au moins dans les modes de réalisation particuliers illustrés, prend la forme d'une ou plusieurs tiges rigides, et un dispositif de retenue 678, ce dispositif comprenant lui-même un carter 6, des organes de retenue axiale 7, et une navette 8. La ou chaque tige de liaison 5 présente une longueur L inférieure à la longueur LO du cylindre, est disposée dans le cylindre 2, et relie le piston 3 à la navette 8. Le vérin de l'invention peut, comme le montrent les figures 1 à 3, soit utiliser plusieurs tiges de liaison montées coulissantes de façon étanche à travers le piston 3 entre des première et seconde butées 91a, 91b, soit, si la tige d'actionnement 4 est creuse, utiliser une seule tige de liaison 5 montée coulissante dans la tige d'actionnement, entre des première et seconde butées 92a, 92b, comme le montrent les figures 4 à 6. Le carter 6 est adjacent à la paroi de fond arrière 21 du cylindre, est disposé à l'extérieur de la chambre 11 arrière, et contient les organes de retenue axiale 7. Selon la position du piston 3, la navette 8 se trouve soit dans un état de repos, illustré aux figures 1, 2, 4, et 5, pour lequel elle est logée dans le carter 6, soit dans un état libre, qui est illustré aux figures 3 et 6, et qu'elle atteint en traversant un passage 61 ouvert entre le carter 6 et la chambre de travail arrière 1i. Plus précisément, la navette 8 est placée dans son état de repos notamment lorsque le piston 3 est dans sa position de repos, et se trouve déplacée de son état de repos lorsque le piston dépasse une position intermédiaire entre sa position de repos et sa position extrême, cette position intermédiaire étant illustrée aux figures 2 et 5. Les organes de retenue axiale 7 ont pour fonction d'exercer sur la navette 8, dans son état de repos (figures 2 et 5), une force de retenue axiale Fx d'amplitude limitée s'opposant à un déplacement de la navette 8 hors de son état de repos. Pour ce faire, la navette 8 peut comprendre un corps 80 prolongé, vers l'arrière, par une surface inclinée 81 radialement divergente, et les organes de retenue axiale 7 comprennent par exemple des billes 71a, 71b sollicitées par une force élastique radiale centripète Fr et venant en appui sur la surface inclinée 81 pour une position limite de la navette 8 telle qu'illustrée aux figures 2 et 5. Il est ici essentiel de souligner que l'état de repos de la navette 8 est défini comme un état d'énergie et que la navette peut donc rester dans son état de repos dans plusieurs positions axiales différentes (par exemple illustrées aux figures 1 et 2, 4 et 5), comme c'est le cas lorsque le corps 80 de la navette est cylindrique. L'homme de l'art comprendra ainsi que la position de la navette illustrée aux figures 2 et 5 est une position limite, définie de façon précise par la longueur de la ou des tige(s) de liaison, et se situe à la frontière entre l'état de repos et l'état libre de la navette 8. Pour pouvoir recevoir et transmettre la force radiale Fr, les billes 71a, 71b peuvent être poussées par une rampe conique 720 définie sur un poussoir cylindrique 72, qui est lui-même sollicité, suivant une direction axiale orientée de l'arrière vers l'avant, par un ressort précontraint 73 prenant appui dans le fond du carter 6. Les billes 71a, 71b sont par ailleurs maintenues axialement par un appui frontal 62 du carter 6, qui fait office de butée axiale vers l'avant. Comme le montrent les figures, la rampe conique 720 du poussoir 72 s'évase en direction du piston 3, alors que la surface inclinée 81 du corps 8 de la navette, qui est également sensiblement tronconique, s'évase en direction inverse, et converge donc en direction du piston 3. Le poussoir 72 forme lui-même piston pour le carter 6, c'est-à-dire qu'il délimite dans ce dernier des chambres auxiliaires arrière et avant 601 et 602, étanches l'une par rapport à l'autre, la chambre auxiliaire avant 602 communiquant avec la chambre de travail arrière 11 à travers le passage 61, et la chambre auxiliaire arrière 601 s'ouvrant de préférence sur l'atmosphère par un perçage 64. Par ailleurs, la surface inclinée 81 du corps 8 de navette est terminée par une face transversale arrière 82, contre laquelle est appuyée la partie antérieure cylindrique 740 d'un noyau épaulé 74. Grâce à cet agencement, la partie antérieure 740 du noyau 74 prend la place de la surface inclinée 81 pour maintenir les billes 71a, 71b dans la position radiale qu'elles adoptent lorsque la navette 8 quitte son état de repos, de sorte que les billes 71a, 71b reprennent spontanément leur place sur le corps 80 de la navette 8 lorsque celle-ci retourne dans son état de repos après l'avoir quitté. Enfin, comme le montrent les figures, le noyau 74 est de préférence guidé à coulissement à l'intérieur du poussoir 72 et sollicité par un ressort 741 prenant appui dans le fond de ce poussoir 72. Le fonctionnement du vérin de l'invention sera décrit ci-après en référence aux figures 1 à 3. A partir de son état de repos représenté à la figure 1, le vérin peut être actionné par injection d'un fluide sous pression dans la chambre arrière 11, par exemple par injection de ce fluide dans un orifice 63 du carter 6, qui communique avec le passage 61 ouvert entre la chambre arrière 11 et la chambre auxiliaire avant 602 du carter 6, supposée étanche par ailleurs. Si la pression Pl du fluide injecté est non nulle mais inférieure à une pression de seuil Pc, le piston 3 et la tige d'actionnement 4 adoptent leur position intermédiaire illustrée à la figure 2, la navette se trouvant alors dans sa position limite, et les tiges de liaison 5 étant en prise avec le piston 3 par les butées 91a. Dans cette configuration, le ressort précontraint 73 exerce sur la navette, par l'intermédiaire de la rampe conique 720 du poussoir 72, une force élastique radiale Fr dont une composante axiale, se développant par application de cette force élastique Fr sur la surface inclinée 81 du corps 80 de la navette, constitue une force Fx de retenue axiale de la navette 8. Si au contraire la pression Pl du fluide injecté atteint la pression de seuil Pc, ce fluide sous pression exerce sur le poussoir 72 une force suffisante pour comprimer le ressort précontraint 73, de sorte que les billes 71a, 71b cessent d'être sollicitées contre la surface inclinée 81 du corps 80 de la navette et que le piston 3 et la tige d'actionnement 4, libérés de la force de retenue axiale Fx, peuvent adopter leur position d'actionnement extrême représentée à la figure 3. Le vérin peut retourner à son état de repos illustré à la figure 2 par injection de fluide sous pression dans l'orifice 23 de la chambre avant 12, le piston 3 venant alors en appui sur les butées 91b pour repousser la navette 8 jusque dans sa position illustrée à la figure 1. REVEND I CATIONS 1. Vérin comprenant au moins une première chambre de travail (11) à volume variable délimitée par un cylindre (2) de longueur déterminée (L0), par une première paroi de fond (21) du cylindre, et par une première face (31) d'un piston (3) sélectivement déplacé dans le cylindre (2), depuis une position de repos correspondant à un volume minimal de la première chambre (11) jusqu'à une position extrême, au moyen d'un fluide sous pression injecté dans la première chambre (11), le piston (3) étant prolongé par une tige d'actionnement (4) externe à la première chambre (11) et faisant saillie hors du cylindre (2), caractérisé en ce qu'il comprend un organe de liaison (5) et un dispositif de retenue (678), en ce que ce dispositif (678) comprend un carter (6) adjacent à la première paroi de fond (21) et externe à la première chambre (11), des organes de retenue axiale (7) logés dans le carter (6), et une navette (8) adoptant sélectivement un état de repos pour lequel elle est logée dans le carter (6) et quittant sélectivement son état de repos en traversant un passage (61) ouvert entre le carter et la première chambre, en ce que l'organe de liaison (5) est disposé dans le cylindre (2), présente une longueur (L) inférieure à celle (L0) du cylindre et relie le piston (3) à la navette (8), la navette étant placée dans son état de repos au moins lorsque le piston (3) est en position de repos, et déplacée de son état de repos lorsque le piston dépasse une position intermédiaire entre sa position de repos et sa position extrême, et en ce que les organes de retenue axiale (7) exercent sur la navette (8), dans son état de repos, une force de retenue axiale (Fx) d'amplitude limitée s'opposant à un déplacement de la navette (8) hors de son état de repos. 1l 2. Vérin suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une seconde chambre de travail (12) délimitée par le cylindre (2), par une seconde face (32) du piston (3), et par une seconde paroi de fond (22) du cylindre, cette seconde paroi étant traversée de façon étanche par la tige d'actionnement (4). 3. Vérin suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de liaison (5) est monté coulissant de façon étanche à travers le piston (3) entre des première et seconde butées (91a, 91b). 4. Vérin suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la tige d'actionnement (4) est creuse et en ce que l'organe de liaison (5) est monté coulissant dans la tige d'actionnement entre des première et seconde butées (92a, 92b). 5. Vérin suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de liaison (5) comprend au moins une tige de liaison rigide. 6. Vérin suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la navette (8) comprend un corps (80) essentiellement cylindrique et en ce que les organes de retenue axiale (7) comprennent des billes (71a, 71b) sollicitées par une force élastique radiale (Fr) et venant sélectivement en appui, pour une position limite adoptée par la navette (8) au moins lorsque le piston (3) est dans sa position intermédiaire, sur une surface inclinée (81) du corps (80) de la navette. 7. Vérin suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les organes de retenue axiale (7) comprennent un poussoir (72) essentiellement cylindrique, sollicité axialement dans le carter (6) par un ressort précontraint (73) en direction du piston (3), et présentant une rampe conique (720) qui, au moins dans la position limite de la navette (8), est en appui sur les billes (71a, 71b). 8. Vérin suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la rampe conique (720) du poussoir (72) s'évase en direction du piston (3) et en ce que la surface inclinée (81) du corps (8) de navette est sensiblement tronconique et converge en direction du piston (3). 9. Vérin suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le poussoir (72) délimite dans le carter (6) des première et seconde chambres auxiliaires (601, 602), étanches l'une par rapport à l'autre et dont la seconde (602) communique avec la première chambre de travail (11) à travers le passage (61), ce dont il résulte que les billes (71a, 71b) cessent d'être sollicitées contre la surface inclinée (81) du corps (80) de la navette par la force élastique radiale (Fr) lorsque le fluide sous pression injecté dans la première chambre de travail (11) exerce sur le poussoir (72) une force suffisante pour comprimer le ressort précontraint (73). 10. Vérin suivant l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la surface inclinée (81) du corps (8) de navette est transversalement terminée par une face arrière (82) et en ce que les organes de retenue axiale (7) comprennent un noyau épaulé (74), élastiquement sollicité contre la face arrière (82) du corps (80) de navette, et dont une partie antérieure (740) sensiblement cylindrique prend la place de la surface inclinée (81) pour maintenir les billes (71a, 71b) dans la position radiale qu'elles adoptent lorsque la navette (8) quitte son état de repos. 11. Vérin suivant l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que les organes de retenue axiale (7) comprennent un appui frontal (62) du carter (6), servant de butée axiale aux billes (71a, 71b). 12. Vérin suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée aux revendications 7 et 10, caractérisé en ce que le noyau (74) est monté coulissant dans le poussoir (72) et guidé par lui.