Brevet FR2823540A1 — publié le 20021018

revendications 1 à 11. ' L'invention se rapporte à un vérin à déplacement rectiligne et rotatif comportant un cylindre obturé à ses deux extrémités, un piston monté coulissant dans ledit cylindre et partageant la cavité interne du cylindre en deux chambres, une tige de piston montée coulissante s dans un palier prévu à l'une des extrémités du cylindre et entraînée en translation par le piston, des moyens pour déplacer le piston dans ledit cylindre, afin d'animer la tige d'un mouvement de translation, et un dispositif d'actionnement en rotation permettant d'animer la tige de piston d'un mouvement de rotation, indépendamment ou en o combinaison avec le mouvement de translation. Dans certaines applications il est nécessaire d'animer la tige de piston d'un mouvement de translation et d'un mouvement de rotation. Dans les vérins hydrauliques des conduits d'admission et d'échappement d'un agent de pression sont ménagés aux deux S extrémités du cylindre, de telle sorte que le piston est animé d'un mouvement de translation, lorsqu'on admet l'agent de pression dans l'une des chambres. Pour animer la tige de piston d'un mouvement rotatif, il a déjà été imaginé un cylindre et un piston à section non circulaire, de telle sorte que le piston et le cylindre sont solidaires en rotation, et le cylindre est monté rotatif sur un support. Le dispositif d'actionnement en rotation permet de faire tourner à volonté le cylindre et par le fait même la tige du piston solidaire en rotation. FR 2 391 383 a proposé une tige de piston de section non 2s circulaire qui coulisse dans un palier ayant un alésage de forme conjuguée, et le dispositif d'actionnement en rotation permet de faire tourner directement ou indirectement le palier. Dans ce cas le piston et le cylindre ont des sections circulaires. Dans ces deux types de construction, les pièces solidaires en rotation ont des sections non circulaires dans des régions soumises a coulissement, et aux hautes pressions de l'agent de pression. Les joints d'étanchéité disposés dans ces régions ont également des formes non circulaires, ce qui rend leur réalisation plus délicate et leur effcacité plus aléatoire. Enfn, les jeux inévitables dans des pièces de section non circulaire coulissant l'une dans l'autre, avec interposition de joints d'étanchéité ne permettent pas de garantir des angles de rotation précis. Le but de l'invention est de proposer un vérin tel que défini en introduction qui pallie ces inconvénients. L'invention atteint son but par le fait que la tige de piston a une section circulaire et par le fait que le dispositif d'actionnement en rotation comporte un moteur hydraulique dont la stator est solidaire en rotation du cylindre et dont le rotor entraîne directement ou indirectement la rotation de la tige de piston par rapport au cylindre. lo Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le moteur hydraulique est prévu dans le piston, le rotor est solidaire en rotation et en translation de la tige de piston, le stator est solidaire du piston, et le piston est solidaire en translation et en rotation d'une contretige coulissant dans un palier prévu dans l'autre extrémité du cylindre, cette contre-tige étant solidaire en rotation du cylindre. Avantageusement, les conduits d'alimentation et d'échappement du moteur hydraulique sont prévus dans la contre-tige. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, le moteur hydraulique est prévu à l'autre extrémité du vérin, le stator est fixe par rapport au cylindre et le rotor est solidaire en rotation d'un arbre cannelé qui s'étend dans l'axe du cylindre, cet arbre cannelé logeant en partie dans un alésage ménagé dans l'axe du piston et de la tige de piston et ayant une section conjuguée de la section de l'arbre. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront 2s à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels: la fgure 1 est une coupe selon un plan passant par l'axe du cylindre d'un vérin conforme à l'invention selon un premier mode de réalisation; la figure 2 est une coupe à plus grande échelle du piston du vérin de la figure 1; la figure 3 est une coupe selon la ligne III-III de la figure 2 et selon la ligne III-III de la fgure 4; la figure 4 est une coupe selon un plan passant par l'axe du 3s cylindre d'un vérin selon un deuxième mode de réalisation de l' invention. Les figures 1 à 3 montrent un premier mode de réalisation d'un vérin hydraulique 1 qui comporte un cylindre 2 d'axe X de section circulaire obturé, à une première extrémité, par une plaque de tête 3 et, à l'autre extrémité, par une plaque de pied 4. La plaque de tête 3 présente un alésage 5 d'axe X et la plaque de pied 4 présente un alésage 6 d'axe X. Un piston 7 est monté coulissant dans la cavité interne du cylindre 2. Ce piston 7 partage cette cavité interne en deux chambres de travail 8 et 9 disposées respectivement du côté de la plaque de tête 3 et de la plaque de pied 4. Des orifices 10 et 11 sont lo ménagés dans la paroi du cylindre 2 respectivement près de la plaque de tête 3 et de la plaque de pied 4. Ces orifices 10 et 1 1 sont raccordés à des conduits d' alimentation et d' échapp ement, non montré s sur l e s dessins, d'un agent de pression, par exemple de l'huile. Une tige de piston 12 d'axe X traverse la plaque de tête 3 par l'alésage 5, avec interposition d'un joint d'étanchéité 13. La tige de piston 12 a une section circulaire adaptée à la section de l'alésage 5. A l'opposé de la tige de piston 12, il est prévu une contre-tige 14, solidaire en translation et en rotation du piston 7. Cette contre-tige 14 traverse la plaque de pied 4 par l'alésage 6. L'étanchéité dans l'alésage 6 est assurée par un joint d'étanchéité 15. Le cylindre 2 est normalement fixé sur un bâti, et il est prévu des moyens pour solidariser en rotation la contre-tige 14 par rapport au cylindre 2. Ceci peut être obtenu en prenant une contre-tige de section non circulaire qui peut coulisser dans un alésage 6 de section 2s conjuguce, ou en équipant la contre-tige 14 d'un étrier qui coulisse sur des glissières parallèles à l'axe X et solidaires du cylindre 2. Dans ce cas, la section de la contre-tige 14 peut être circulaire. Ainsi que cela est montré en détail sur les figures 2 et 3, le piston 7 est équipé d'un moteur hydraulique 20 raccordé à une source d'agent de pression, de l'huile par exemple, par des conduits d'admission et d'échappement 21, 22 ménagés dans la contre-tige 14. Ce moteur hydraulique 20 est destiné à entraîner en rotation la tige de piston 12. A cet effet, le piston 7 se présente sous la forrne d'une cuve 23 3s dont le fond 24 comporte un alésage 25 d'axe X et dont la paroi périphérique 26 coulisse dans le cylindre 2. La cuve 23 est obturée par un couvercle 27 qui comporte un palier 28 d'axe X. Le palier 28 supporte l'extrémité interne de la tige de piston 12, et immobilise cette dernière en translation par rapport au piston 7. La contre-tige 14 est immobilisée dans l'alésage 25 et son s extrémité interne 30 s'étend à l'intérieur de la cuve 23 et constitue un moyen pour une cloche 31 solidarisée à l'extrémité interne 32 de la tige de piston 12 par l'intermédiaire de cannelures 33. Ainsi que cela se voit plus clairement sur la figure 3, la surface interne de la paroi périphérique 26 de la cuve 23 comporte en o alternance quatre rampes 40a espacées angulairement de 90 qui se rapprochent de l'axe X lorsqu' on se déplace dans le s ens des aiguilles d'une montre et quatre rampes 40b qui se rapprochent de l'axe X lorsqu'on se déplace dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. Ces rampes 40a et 40b sont relices par des portions de surface circulaires 40c dans les zones les plus proches de l'axe X. La cloche 31 comporte sept alésages radiaux 41 dans chacun desquels est monté de manière étanche un piston 42 susceptible de pousser vers l'extérieur un axe 43 parallèle à l'axe X portant deux galets de roulement 44a, 44b sur la surface interne de la paroi périphérique 26. Les conduits d'admission et d'échappement 21 et 22 débouchent respectivement dans des gorges annulaires 50 et 51 ménagées dans l'alésage 25. Un distributeur hydraulique fxe est ménagé dans le moyeu 30. Ce distributeur comporte quatre conduits 52 qui partent de 2s la gorge annulaire 50 et débouchent respectivement en regard des rampes 40a dans le plan médian des alésages 41, et quatre conduits 53 qui partent de la gorge annulaire 51 et débouchent également dans le plan médian des alésages 41, mais respectivement en regard des rampes 40b. La longueur des rampes 40a et 40b est suffisante pour qu'il y ait touj ours au moins un piston 42 susceptible de coopérer avec une rampe 40a et au moins un deuxième piston 42 susceptible de coopérer avec une rampe 40b par l'intermédiaire de l'axe associé 43 et des galets de roulement 44a et 44b correspondants. 3s Lorsqu'on introduit de l'huile sous pression par le conduit 21, les pistons 42 disposés en regard des rampes 40a appuient vers s l'extérieur, et la cloche 31 tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Les pistons 42 qui sont en appui contre les rampes 40b sont repoussées vers le centre et l'huile contenue dans les alésages 41 de ces pistons s'échappe par le conduit 22. s Si on introduit de l'huile sous pression par le conduit 22, le monteur hydraulique tourne dans l'autre sens. La cloche 31 constitue le rotor du moteur hydraulique 20 qui entrane en rotation la tige de piston 12. Le stator de ce moteur hydraulique 20 est formé par le piston 7 proprement dit et la contre o tige 14 solidaire en rotation du cylindre 2. La figure 4 montre un deuxième mode de réalisation d'un vérin hydraulique dans lequel la tige de piston peut être animée d'un mouvement de translation et d'un mouvement de rotation. Les éléments identiques à ceux du premier mode de réalisation portent la même référence. Ce vérin hydraulique 1 comporte un cylindre 2 d'axe X de section circulaire, obturé à son extrémité de tête par une plaque 3 et à l'autre extrémité par une plaque 4. Ces deux plaques présentent des alésages circulaires 5 et 6 d'axe X. Des orifices d'admission et d'échappement d'huile 10, 11 sont ménagés dans le cylindre 2 près de ses extrémités. Un piston 7 est monté coulissant dans le cylindre 2. Ce piston 7 partage la cavité interne du cylindre 2 en deux chambres 8 et 9 de volume variable. Une tige de piston 12 traverse l'alésage 5, avec interposition d'un joint d'étanchéité 13. Cette tige de piston 12 est 2s solidaire en translation et en rotation du piston 7. Un alésage cannelé d'axe X est ménagé dans le piston 7 et la tige de piston 12 au moins dans la partie de la tige de piston qui est susceptible de se rétracter dans le cylindre 2. Un arbre cannelé 71, d'axe X, monté rotatif dans l'alésage 6 avec interposition d'un joint d'étanchéité 15, s'étend sur toute la longueur du cylindre 2 et coopère avec les cannelures internes de l'alésage 70 pour solidariser en rotation l'arbre 71 par rapport au piston 7 et à la tige de piston 12 tout en permettant un coulissement de l'ensemble piston 7 plus tige de piston 12 sur l'arbre cannelé 71. Un moteur hydraulique 20, sensiblement identique à celui décrit précédemment, est disposé à l'extrémité externe de l'arDre cannelé 71 et fixé sur la face externe de la plaque de pied 4. Ce moteur hydraulique 20 comporte une cuve 23 dont le fond 24 comporte un alésage 25 dans lequel est monté un moyeu 30, et un couvercle d'obturation 27 présentant une bride 72 pour sa fixation sur la plaque de pied 4. Le couvercle 27 comporte un palier 28 de support de l'arbre cannelé 71. Ce dernier est solidaire d'une cloche 31 qui coiffe le moyeu 30 et qui comporte une pluralité de pistons 42 à déplacement radial dont le déplacement est commandé par un distributeur hydraulique ménagé dans le moyeu 30. Les conduits 52 et 53 du distributeur débouchent dans des gorges annulaires 50, 51 ménagées dans l'alésage 25 et raccordées à des ajutages d'alimentation et d'échappement 73, 74. Les pistons 72 peuvent agir sur des axes 43 1S d'axe X qui portent des galets 44a et 44b roulant sur des rampes 40a et 40b prévues sur la surface périphérique interne de la cuve 23. Lorsque le moteur hydraulique 20 tourne dans un sens selon l'ajutage 73, 74 utilisé en tant qu'ajutage d'admission d'huile, l'arbre cannelé 71 solidaire du rotor est entraîné en rotation dans le même sens et avec la même amplitude, ce qui entraîne la rotation de la tige de piston 12. Dans les deux modes de réalisation décrits ci-dessus, le mouvement de rotation de la tige de piston 12 peut être indépendant du mouvement de translation de la tige de piston 12, mais ces deux 2s mouvements peuvent être également simultanés. REVENDICATIONS 1. Vérin à déplacement rectiligne et rotatif comportant un cylindre (2) obturé à ses deux extrémités, un piston (7) monté coulissant dans ledit cylindre (2) et partageant la cavité interne du cylindre en deux s chambres (8, 9), une tige de piston (12) montée coulissante dans un palier (5) prévu à l'une des extrémités du cylindre (2) et entraînée en translation par le piston (7), des moyens pour déplacer le piston (7) dans ledit cylindre (2), afin d'animer la tige (12) d'un mouvement de translation, et un dispositif d'actionnement en rotation permettant 0 d'animer la tige de piston (12) d'un mouvement de rotation, indépendamment ou en combinaison avec le mouvement de translation, caractérisé par le fait que la tige de piston (12) a une section circulaire et par le fait que le dispositif d'actionnement en rotation comporte un moteur hydraulique (20) dont la stator () est solidaire en rotation du cylindre (2) et dont le rotor (31) entraine directement ou indirectement la rotation de la tige de piston (12) par rapport au cylindre (2). 2. Vérin selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moteur hydraulique (20) est prévu dans le piston, (7) le rotor (31) étant solidaire en rotation et en translation de la tige de piston (12), le stator étant solidaire du piston (7), et le piston (7) étant solidaire en translation et en rotation d'une contre-tige (14) coulissant dans un palier (6) prévu dans l'autre extrémité du cylindre (2), cette contre- tige (14) étant solidaire en rotation du cylindre (2). 3. Vérin selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les conduits d'alimentation et d'échappement (21, 22) du moteur hydraulique (20) sont prévus dans la contre-tige (14). 4. Vérin selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moteur hydraulique (20) est prévu à l'autre extrémité du cylindre (2), le stator étant fixe par rapport au cylindre (2) et le rotor (31) étant solidaire en rotation d'un arbre cannelé (71) qui s'étend dans l'axe X du cylindre (2), cet arDre cannelé (71) logeant en partie dans un alésage (70) ménagé dans l'axe X du piston (7) et de la tige de piston (12) et ayant une section conjuguée de la section de l'arbre (71). 3s 5. Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le rotor (31) comporte une cloche montée f rotative sur un moyeu (30) du stator et supportant P pistons (42) à déplacement radial, et le stator présente en regard des chemins des pistons, N rampes (40a) orientées dans un sens et alternant avec N rampes (40b) orientées dans l'autre sens, les nombres N et P étant choisis de telle manière qu'il y ait touj ours au moins un piston susceptible de coopérer avec une rampe, orientée dans chaque sens, le moyeu (30) du stator comportant un distributeur d'alimentation et de distribution ayant une première série de N conduits (52) débouchant respectivement face à une rampe (40a) orientée dans un sens, et une l O deuxième série de N conduits (53) débouchant respectivement face à une rampe (40b) orientée dans l'autre sens. 6. Vérin selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les conduits (52, 53) de chaque série de conduits partent d'une gorge annulaire (50, 51) aménagés dans le stator et alimentée en agent de l 5 pression par un ajutage (71, 72). 7. Vérin selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé par le fait que le nombre N de rampes (40a, 40b) orientées dans chaque sens est égal à quatre. 8. Vérin selon l'une quelconque des revendications 5 à 7,