Brevet FR2848268A1 — publié le 20040611

*. t, Vérin à chambres multiples La présente invention concerne un vérin à chambres multiples, à au moins deux pistons et à au moins trois positions stables chacune. Les vérins utilisant une pression de fluide, telle qu'une pression d'air ou d'huile, sont bien connus à ceux versés dans cet art. Dans leur version élaborée, ces vérins peuvent posséder plusieurs chambres et plusieurs pistons de manière à pouvoir occuper plusieurs positions stables. Par 25 position stable, on entend une position dans laquelle un piston est maintenu en appui sur une surface maintenue fixe pendant le fonctionnement du vérin, en particulier lors du déplacement de la tige d'actionnement du vérin. Un tel vérin possédant trois positions stables est connu par la demande internationale W082/03896. Ce vérin présente un corps pourvu de trois orifices d'alimentation en fluide. Ce corps renferme deux tiges portant chacune un piston, l'une des tiges étant disposée autour de l'autre tige. La tige périphérique externe présente trois positions stables. La première position est obtenue par appui du piston contre 5 une paroi extrême du corps de piston. La seconde position est obtenue par appui du piston de la tige périphérique externe contre le piston porté par la tige intérieure en position rétractée de cette dernière. La troisième position, dite position intermédiaire, est obtenue par 10 contact mutuel des deux pistons, lorsque la tige intérieure présentant une butée externe au corps de vérin est en appui, par ladite butée, contre une paroi extérieure du corps de vérin. Plusieurs inconvénients doivent être mentionnés dans un tel vérin. En effet, du fait de la conception de ce vérin, la position intermédiaire stable d'un tel vérin est unique et ne peut être modifiée. En outre, un tel vérin nécessite trois alimentations en fluide pour son fonctionnement. Il 20 en résulte une gestion plus complexe de la circulation de fluide. Enfin, la disposition de l'un des pistons disposé autour de l'autre piston rend l'étanchéité de l'ensemble plus difficile à réaliser. Un but de la présente invention est donc de proposer un vérin à au moins trois positions stables chacune dont la conception permet de faire varier à volonté et de manière simple la position prise par la tige d'actionnement en position intermédiaire stable. 30 Un autre but de la présente invention est de proposer un vérin dont la conception demeure simple, en particulier en terme d'étanchéité de l'ensemble et en nombre d'orifices d'alimentation en fluide du corps de vérin limité au nombre de deux sans nuire au fonctionnement de l'ensemble. A cet effet, l'invention a pour objet un vérin à chambres multiples à au moins deux pistons, et à au moins trois positions stables chacune, caractérisé en ce que le corps du vérin renferme d'une part deux pistons solidaires d'une même tige d'actionnement, d'autre part un piston, dit de 10 stabilisation, solidaire d'une deuxième tige indépendante de la tige d'actionnement, la tige d'actionnement déplaçable à l'intérieur du corps de vérin pouvant occuper, entre deux positions extrêmes, au moins une position intermédiaire stable, cette position intermédiaire étant 15 stabilisée par l'appui d'un des pistons de la tige d'actionnement contre la tige portant le piston de stabilisation lorsque ce piston de stabilisation est en position d'appui sur une butée mécanique située sur la course dudit piston et marquant une position extrême de ce 20 dernier. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels 25 la figure 1 représente une vue en coupe d'un vérin conforme à l'invention dans lequel la tige d'actionnement est en position intermédiaire stable, cette position pouvant varier à volonté au gré de 30 l'utilisateur; la figure 2 représente une vue en coupe d'un vérin conforme à l'invention dans un autre mode de réalisation que celui représenté à la figure 1, la tige d'actionnement étant représentée en position intermédiaire stable la figure 3 représente une vue en coupe d'un vérin conforme à celui représenté à la figure 2 en position extrême de rétraction de la tige d'actionnement du vérin et la figure 4 représente une vue en coupe du vérin en position extrême d'extension de la tige d'actionnement du vérin. Comme mentionné ci-dessus, le vérin 1, objet de l'invention, est un vérin à chambres multiples à au moins deux pistons, et à au moins trois positions stables chacune. Il convient de rappeler que, par position stable, on entend une position dans laquelle au moins l'un des 20 pistons du vérin est en appui sur une surface maintenue fixe lors du fonctionnement dudit vérin, en particulier lors du déplacement des tiges du vérin. Cette surface maintenue fixe peut ainsi constituer une butée mécanique de l'un des pistons rendant la position prise par les tiges du 25 vérin particulièrement stables. Ce vérin 1 double effet présente un corps de vérin constitué d'un corps généralement allongé tubulaire. Ce corps renferme d'une part deux pistons 3A, 3B solidaires 30 d'une même tige 2 d'actionnement, d'autre part un piston 5, dit de stabilisation, solidaire d'une deuxième tige 4 indépendante de la tige 2 d'actionnement. La tige 2 d'actionnement est déplaçable à l'intérieur du corps de vérin et peut occuper, entre deux positions extrêmes stables, au moins une position intermédiaire stable. Cette position intermédiaire est stabilisée par l'appui d'un des 5 pistons 3B de la tige 2 d'actionnement contre la tige 4 portant le piston 5 de stabilisation lorsque ce piston 5 de stabilisation est en position d'appui sur une butée 6 mécanique située sur la course dudit piston 5 et marquant une position extrême de ce dernier. Ainsi, le corps de 10 vérin délimite d'une part deux alésages de diamètre différent dans lesquels se déplace la tige 2 d'actionnement à deux pistons, d'autre part une chambre 10 indépendante dans laquelle se déplace le piston 5 de stabilisation qui sera décrit ci-après. Les pistons 3A, 3B de la tige 2 d'actionnement présentent chacun un diamètre correspondant à celui d'un alésage. Ainsi, ces deux pistons 3A, 3B de la tige 2 d'actionnement sont de diamètre différent. Le piston 3B de plus petit 20 diamètre est susceptible de venir au contact de la tige 4 du piston de stabilisation. La surface totale du piston 3B de plus petit diamètre et du piston 5 de stabilisation est au moins égale, de préférence supérieure, à la surface du piston 3A de plus grand diamètre. Cette répartition des 25 surfaces permet d'obtenir une position intermédiaire stable. Chaque piston 3A, 3B et 5 du vérin, logé dans le corps du vérin, possède sa propre chambre 8, 9, 10 d'actionnement. La chambre 10 logeant le piston 5 de stabilisation est une chambre alimentable en fluide au 30 moyen d'un orifice 13 d'alimentation en fluide. A l'intérieur de cette chambre, le piston 5 se déplace entre deux positions extrêmes délimitées par les parois de la chambre constituant des surfaces d'appui du piston 5. La chambre 8 logeant le piston 3A de plus grand diamètre de la tige 2 d'actionnement comporte un orifice 12 d'alimentation en fluide et est munie d'une soupape 14 dite de régulation 5 ou anti-choc. Cette soupape 14 sert à compenser la différence de pression existant entre les chambres 8 et 9. L'équilibre:,atteint, cette soupape se ferme. Le but de cette soupape est donc d'éviter un temps mort. Ainsi.; le corps de vérin comporte au total deux orifices 10 d'alimentation en fluide, l'un alimentant la chambre 8 logeant le piston 3A de plus grand diamètre, l'autre alimentant la chambre 10 logeant le piston 5 de stabilisation. Pour permettre en outre l'alimentation en fluide de la chambre 9 logeant le piston 3B de plus petit 15 diamètre de la tige 2 d'actionnement, il est prévu que les chambres du piston 3B de plus petit diamètre et du piston 5 de stabilisation communiquent entre elles par un conduit 7 axial ménagé dans la tige 4 du piston 5 de stabilisation. Cette tige 4 fait saillie au moins en position d'extension 20 du vérin 5 dans la chambre 9 du piston de plus petit diamètre. Le conduit 7 axial autorise ainsi l'alimentation en fluide de la chambre 9 logeant le piston 3B de plus petit diamètre en vue de l'extension de la tige 2 d'actionnement. Enfin, du fait de la structure étagée du 25 corps de vérin logeant la tige d'actionnement et des différences de surface entre les pistons de la tige d'actionnement, il est nécessaire de prévoir, sur le corps de vérin, une mise à l'échappement de l'espace compris entre le piston de plus grand diamètre et le piston de plus 30 petit diamètre de la tige d'actionnement. Cet espace définit une chambre 11 avec mise à l'air libre autorisant ainsi les déplacements de la tige 2 d'actionnement. En résumé, le corps de vérin délimite une succession de chambres disposées en alignement, cet alignement étant constitué de la chambre 8 logeant le piston de plus grand diamètre de la tige 2 d'actionnement, de la chambre 11 de 5 mise à l'air libre, de la chambre 9 servant au logement du piston 3B de plus petit diamètre de la tige 2 d'actionnement, suivie-de la chambre 10 logeant le piston 5 de stabilisation. .;7 Comme mentionné ci-dessus, le piston 5 de stabilisation est, en position intermédiaire stable de la tige 2 d'actionnement, maintenu en appui sur une butée 6 mécanique. Dans les exemples représentés, cette butée 6 mécanique est constituée d'une cloison de séparation entre 15 la chambre 10 du piston 5 de stabilisation et la chambre 9 d'actionnement de l'un des pistons, en l'occurrence le piston 3B, de plus petit diamètre, de la tige 2 d'actionnement. La tige 4 du piston 5 fait saillie à travers cette cloison, en particulier en position 20 d'extension de la tige 4. Cette cloison de séparation peut, dans un mode de réalisation particulier de l'invention conforme à la figure 1, être mobile axialement dans le corps du vérin pour faire varier à volonté la position de la tige 2 d'actionnement en position intermédiaire stable. 25 Dans ce cas, cette cloison de séparation mobile est couplée à un organe 15 extérieur au vérin. Cet organe 15 de commande de déplacement de la tige d'actionnement entraîne le déplacement de la cloison mobile pour chacune des positions intermédiaires souhaitées. 30 Dans l'exemple représenté à la figure 1, seule une partie de cet organe 15 d'actionnement a été représentée. Elle est constituée ici par exemple par un ensemble pignon/corps fileté relié à un moteur pas à pas lui-même couplé à un pilote automatique (non représenté). La tige 2 d'actionnement est quant à elle reliée par exemple à la 5 barre de navigation ou à la quille d'un navire dans le cas d'une application au domaine maritime. Le pilote automatique est un appareil électronique qui, relié à une balise, indique le cap à suivre. Si celuici est incorrect, le pilote donne l'ordre d'effectuer cette correction au 10 moteur pas à pas qui, par l'intermédiaire de la chaîne cinématique, incluant notamment le corps fileté, le transmet à la butée 6 en lui faisant effectuer le déplacement souhaité. Ainsi, lorsque la correction se situe à l'intérieur d'une plage angulaire prédéterminée, le 15 pilote automatique commande le moteur pas à pas, ce qui génère, dans un premier temps, un déplacement de la cloison mobile puis, dans un second temps, un déplacement de la tige d'actionnement maintenue dans une position intermédiaire stable. Lorsque la correction se situe à 20 l'extérieur d'une plage angulaire prédéterminée, la tige d'actionnement est alors entraînée en déplacement sans action sur la position de la cloison mobile. Une application analogue peut être envisagée pour la commande de la direction d'engins de grande dimension tels que des 25 moissonneuses batteuses. Un tel vérin se révèle ainsi plus avantageux que les systèmes de capteurs traditionnels qui induisent toujours un retard au niveau de la direction et ne permettent pas, du fait de la tolérance des capteurs, de maintenir par exemple un déplacement rectiligne d'une 30 machine agricole type moissonneuse batteuse en circulation sur la route, cette moissonneuse batteuse tendant toujours à osciller du fait des moyens de commande de la direction. Le fonctionnement d'un tel vérin est le suivant: Lorsque le fluide arrive en 13, il remplit la chambre 10 et permet ainsi d'appliquer le piston 5 de stabilisation sur la face 5 de la chambre représentée en 10A dans la figure 2. Dans cette figure 2, le piston 5 occupe ainsi dans ladite chambre une position extrême d'extension. Dans le cas o une extension de la tige 2 d'actionnement est souhaitée, l'alimentation se poursuit de manière à permettre 10 l'alimentation de la chambre 9 par l'intermédiaire de la conduite 7 axiale. Une fois la chambre 9 remplie, la tige d'actionnement est en position extrême d'extension. Dans ce cas, le piston 3A de plus grand diamètre est en appui contre l'une des parois de la chambre 8, cette paroi 15 correspondant à une paroi latérale d'extrémité dudit corps de vérin. Pour permettre le passage de la tige d'actionnement dans la position extrême opposée, il convient d'alimenter la chambre 8 en fluide par l'intermédiaire de l'orifice 12. La tige 2 d'actionnement 20 est alors déplacée vers la droite, de même que la tige 4 portant le piston 5 de stabilisation jusqu'à ce que le piston 5 occupe une position extrême de rétraction à l'intérieur de la chambre 10. Dans cette position extrême de rétraction de la tige d'actionnement, la stabilisation 25 de cette position peut être obtenue de diverses manières. On peut obtenir cette position stabilisée par appui du piston 3B de plus petit diamètre contre l'extrémité de la tige 4 portant le piston 5 de stabilisation, cette tige, en position extrême rétractée, faisant saillie de la chambre 30 logeant le piston 5 de stabilisation et/ou par appui du piston 3B contre la paroi de la cloison opposée à celle formant butée mécanique au piston 5 de stabilisation et/ou par appui du piston 3A de plus grand diamètre contre l'épaulement formé par la variation de diamètre des alésages des chambres logeant les pistons de la tige d'actionnement. Dans tous les cas, au moins l'un des 5 pistons de la tige 2 d'actionnement est en appui contre une butée constituant soit directement une surface d'appui maintenue fixe y compris lors de déplacement de la tige d'actionnement, soit une surface indirectement stable, cette surface étant elle-même partie intégrante d'une pièce 10 maintenue en appui contre une surface d'appui stable. Enfin, la position intermédiaire stable de la tige 2 d'actionnement est obtenue lorsque le fluide remplit la chambre 8 et applique le piston 3B de la tige 2 d'actionnement sur l'extrémité de la tige 4 portant le 15 piston 5 de stabilisation, le piston 5 de stabilisation étant lui-même maintenu en appui contre une paroi de la chambre 10 logeant ledit piston. A partir de cette position intermédiaire, pour entraîner un déplacement de la tige d'actionnement vers la gauche dans les figures, il suffit 20 de diminuer la pression dans la chambre 8 de telle sorte que l'huile passe par le canal et remplit progressivement la chambre 9 et pousse la tige d'actionnement vers la gauche. A l'inverse, pour entraîner en déplacement la tige d'actionnement vers la droite à partir de la position 25 intermédiaire, il suffit de diminuer la pression régnant à l'intérieur de la chambre 10 et à l'intérieur de la chambre 9, l'ensemble des pistons se déplaçant alors vers la droite. REVENDICATIONS 1. Vérin (1) à chambres (8, 9, 10, 11) multiples à au moins deux pistons, et à au moins trois positions stables chacune, caractérisé en ce que le corps du vérin (1) renferme d'une part deux pistons (3A, 3B) solidaires d'une.'même tige (2) d'actionnement, d'autre part un piston,: (5), dit de stabilisation, solidaire d'une deuxième tige (4) 10 indépendante de la tige (2) d'actionnement, la tige (2) d'actionnement déplaçable à l'intérieur du corps de vérin pouvant occuper, entre deux positions extrêmes, au moins une position intermédiaire stable, cette position intermédiaire étant stabilisée par l'appui d'un des pistons 15 (3B) de la tige (2) d'actionnement contre la tige (4) portant le piston (5) de stabilisation lorsque ce piston (5) de stabilisation est en position d'appui sur une butée (6) mécanique située sur la course dudit piston (5) et marquant une position extrême de ce dernier. 20 2. Vérin (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux pistons (3A, 3B) de la tige (2) d'actionnement sont de diamètre différent, le piston (3B) de plus petit diamètre étant au contact de la tige (4) 25 du piston (5) de stabilisation, la surface totale du piston (3B) de plus petit diamètre et du piston (5) de stabilisation étant au moins égale, de préférence supérieure, à la surface du piston (3A) de plus grand diamètre. 3. Vérin (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque piston (3A, 3B, 5), logé dans le corps du vérin, possède sa propre chambre (8, 9, 10) d'actionnement, les chambres (9, 10) du piston (3B) de plus petit diamètre et du piston (5) de stabilisation communiquant entre elles par un conduit (7) axial ménagé 5 dans la tige (4) du piston (5) de stabilisation pour autoriser l'alimentation en fluide de la chambre (9) logeant le piston (3B) de plus petit diamètre en vue de l'extension de la tige (2) d'actionnement. 4. Vérin selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'espace compris entre le piston (3A) de plus grand diamètre et le piston (3B) de plus petit diamètre de la tige (2) d'actionnement définit une chambre (11) avec mise à l'air libre autorisant les déplacements de 15 la tige (2) d'actionnement. 5. Vérin (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la butée (6) mécanique du piston (5) de stabilisation, en position intermédiaire de la tige (2) 20 d'actionnement, est constituée d'une cloison de séparation entre la chambre (10) du piston (5) de stabilisation et la chambre (9) d'actionnement de l'un des pistons, de préférence le piston (3B), de plus petit diamètre, de la tige (2) d'actionnement. 6. Vérin (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la cloison de séparation est mobile axialement dans le corps du vérin pour faire varier à volonté la position de la tige (2) d'actionnement en 30 position intermédiaire stable. 7. Vérin (1) selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la cloison de séparation mobile est couplée à un organe (15) extérieur au vérin de commande de déplacement de la tige d'actionnement, cet organe de commande entraînant le déplacement de la cloison mobile pour chacune des positions intermédiaires souhaitées. 8. Vérin selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que la chambre (8) logeant le piston (3A) de plus grand diamètre de la tige (2) d'actionnement 10 comporte un orifice (12) d'alimentation en fluide et est munie d'une soupape (14) de régulation.