Brevet FR2850434A1 — publié le 20040730

i 15 Vérin rotatif La présente invention concerne un vérin rotatif, de préférence hydraulique. Elle concerne plus particulièrement un vérin du type constitué d'un corps et d'un arbre délimitant entre eux une cavité annulaire coaxiale à l'arbre, cette cavité annulaire étant compartimentée au moyen d'au moins deux cloisons ou palettes radiales portées respectivement l'une par l'arbre, 25 l'autre par le corps de vérin. Ces palettes viennent, par leur bord libre opposé équipé d'une garniture d'étanchéité, en contact d'appui glissant étanche, l'une contre la paroi interne du corps, l'autre contre la paroi externe de l'arbre. Il est ainsi formé au moins deux chambres à volume 30 variable aptes à être mises alternativement sous pression, par admission de fluide, de manière à appliquer un couple sur l'arbre générant un déplacement relatif en rotation du corps et de l'arbre. Un tel vérin est plus particulièrement décrit dans le brevet FR-A-2.618. 189. Du fait de leur conception, de tels vérins rotatifs dits à palettes présentent généralement une usure relativement rapide dans le temps due à la présence de fuite au niveau des joints ou garnitures d'étanchéité 5 équipant la tranche de chaque cloison ou palette. Cette usure est due au frottement et aux déformations éventuelles - des éléments constitutifs du vérin. Il en résulte la nécessité de changer relativement fréquemment les garnitures d'étanchéité. Un but de la présente invention est donc de proposer un vérin rotatif du type précité dont la conception permet de limiter le risque de fuites entre une garniture d'étanchéité équipant le bord libre d'une palette ou 15 cloison et la surface de l'arbre ou du corps avec laquelle la garniture d'étanchéité est en contact d'appui. Un autre but de la présente invention est de proposer un vérin rotatif dont la conception permet la réalisation d'un 20 vérin de grande longueur dans lequel les risques de fléchissement de l'arbre ou de flambage des cloisons ou palettes sont réduits voire supprimés. A cet effet, l'invention a pour objet un vérin rotatif du 25 type constitué d'un corps et d'un arbre délimitant entre eux une cavité annulaire compartimentée au moyen d'au moins deux cloisons radiales portées respectivement l'une par l'arbre, l'autre par le corps de vérin et venant, par leur bord libre opposé équipé d'une garniture d'étanchéité, en 30 contact d'appui glissant étanche, l'une contre la paroi interne du corps, l'autre contre la paroi externe de l'arbre de manière à former au moins deux chambres à volume variable aptes à être mises alternativement sous pression, par admission de fluide, pour générer un déplacement 35 relatif en rotation du corps et de l'arbre, caractérisé en ce que la partie de la garniture d'étanchéité tournée vers la cloison dont elle est solidaire est apte à être soumise, lors du fonctionnement du vérin, à une force de poussée tendant à maintenir appliquée la partie dite active de la 5 garniture contre la paroi du corps ou de l'arbre avec laquelle elle est en contact d'appui glissant. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, la force de poussée est exercée par l'intermédiaire d'un 10 fluide sous pression amené au contact de ladite garniture d'étanchéité. Grâce à cette conception du vérin, il en résulte un maintien permanent de la garniture d'étanchéité, en 15 particulier de la surface active de cette dernière, contre la surface avec laquelle cette garniture d'étanchéité est en contact d'appui glissant de manière à empêcher tout risque de fuite et à pallier une usure prématurée de la garniture d'étanchéité. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente une vue schématique d'un vérin rotatif conforme à l'invention; la figure 2 représente une vue en coupe transversale du vérin de la figure 1 la figure 3 représente une vue de détail de la cloison portée par le corps de vérin et la figure 4 représente une vue schématique en transparence 35 d'un autre mode de réalisation d'un vérin conforme à l'invention. Comme mentionné ci-dessus, le vérin 1 rotatif, objet de l'invention, est constitué d'un corps 2 et d'un arbre 3 5 délimitant entre eux une cavité annulaire coaxiale à l'arbre 3. Dans les exemples représentés, le corps 2 est un corps parallélépipédique formé par assemblage de deux demicoquilles de manière à délimiter, à l'état assemblé des deux 'demi- coquilles, une cavité cylindrique -fermée à 10 l'exception de deux passages à ses extrémités permettant une sortie de l'arbre 3 disposé longitudinalement à l'intérieur de la cavité ainsi délimitée par le corps 2. Arbre 3 et corps 2 forment ainsi une cavité annulaire compartimentée au moyen d'au moins deux cloisons ou 15 palettes radiales. Ces cloisons ou palettes sont portées respectivement l'une, représentée en 4 aux figures, par l'arbre 3, l'autre, représentée en 5 aux figures, par le corps 2 de vérin. Ces cloisons ou palettes peuvent affecter un grand nombre de formes. Dans les exemples représentés, 20 elles sont simplement constituées par une plaque qui peut être formée d'une seule pièce avec l'élément du vérin qui la porte ou être rapportée sur cet élément et fixée à ce dernier notamment par emboîtement. Ainsi, dans l'exemple représenté, le corps 2 et l'arbre 3 comportent chacun une 25 rainure destinée à la réception d'une cloison dont l'un des bords vient se loger à l'intérieur de ladite rainure. Le bord libre opposé de la cloison est quant à lui équipé d'une garniture 6 d'étanchéité, telle qu'un joint élastiquement déformable. Ces cloisons viennent ainsi, par 30 leur bord libre et plus particulièrement par l'intermédiaire de la garniture 6 d'étanchéité équipant un tel bord libre, en contact d'appui glissant étanche, l'une contre la paroi 2A interne du corps 2, l'autre, à savoir la cloison 5 portée par le corps 2 de vérin, contre la paroi 35 3A externe de l'arbre 3. Il est à noter que par contact d'appui glissant, on entend que les deux surfaces en contact d'appui sont animées d'un déplacement relatif. Ainsi, la face active de la garniture d'étanchéité et la surface du corps ou de l'arbre contre laquelle la garniture 5 d'étanchéité prend appui sont animées d'un déplacement relatif générant ce contact d'appui glissant entre lesdits éléments. Du fait de la disposition des cloisons 4, 5 radiales, ces 10 dernières forment ainsi, à l'intérieur de la cavité annulaire, par coopération avec le corps 2 et l'arbre 3 du vérin, au moins deux chambres 7, 8 à volume variable. Ces deux chambres 7, 8 sont aptes à être mises alternativement sous pression, par admission de fluide, pour générer un 15 déplacement relatif en rotation du corps 2 et de l'arbre 3. Dans les exemples représentés, la partie tournante du vérin 1 est constituée par l'arbre 3, le corps 2 étant stationnaire. Une solution inverse, dans laquelle la partie tournante du vérin 1 aurait été constituée par le corps 2, 20 l'arbre 3 étant stationnaire, aurait également pu être réalisée de manière équivalente. Dans les exemples représentés, l'admission de fluide servant à l'alimentation des chambres 7 et 8 à volume variable du vérin 1 s'effectue par l'arbre 3. Elle aurait pu, de manière équivalente, 25 s'effectuer à partir de la cloison 5 solidaire du corps 2. Ainsi, l'arbre 3 et/ou la cloison 5 solidaire du corps 2 de vérin intègre(nt) au moins deux conduits 17, 18 servant alternativement de conduit d'admission et d'échappement de fluide des chambres 7, 8 du vérin pour permettre une mise 30 sous pression alternative des chambres 7, 8. Les chambres 7, 8 constituent ainsi alternativement une chambre d'admission de fluide et une chambre d'échappement de fluide. Lorsque le vérin 1 rotatif ne comporte qu'une 35 seule cloison solidaire du corps 2 et une seule cloison solidaire de l'arbre 3, il en résulte la possibilité d'entraîner l'arbre 3 ou respectivement le corps 2 sur une plage angulaire voisine de 3600. Il aurait pu, de manière équivalente, être prévu plusieurs cloisons équipant 5 respectivement le corps 2 et l'arbre 3. Dans ce cas, le mouvement des éléments constitutifs du vérin 1 est limité à l'intérieur de la plage angulaire précitée. Le fonctionnement d'un vérin 1 rotatif ne sera pas décrit plus en détail ci-après car il est bien connu à ceux versés dans r cet art. De manière caractéristique à l'invention, la partie de la garniture 6 d'étanchéité tournée vers la cloison 4, 5 dont elle est solidaire est apte à être soumise, lors du 15 fonctionnement du vérin, à une force F de poussée tendant à maintenir appliquée la partie dite active de la garniture 6 contre la paroi du corps 1 ou de l'arbre 3 avec laquelle elle est en contact d'appui glissant. On appelle partie active de la garniture 6 celle destinée à venir en contact 20 avec une surface de la paroi du corps 2 ou de l'arbre 3 pour assurer l'étanchéité. Dans les exemples représentés, la force F de poussée est exercée par l'intermédiaire d'un fluide sous pression amené au contact de la garniture 6 d'étanchéité. Ce fluide sous pression, amené au contact de 25 la garniture 6, est constitué par le fluide d'alimentation des chambres 7, 8 du vérin 1. Ainsi, le fluide sous pression, destiné à exercer une force F de poussée sur la garniture 6 d'étanchéité, alimente une chambre 9, dite chambre de compression de la garniture 6, ménagée entre la 30 garniture 6 d'étanchéité et la partie de la cloison 4, 5 servant de siège à ladite garniture 6. Cette chambre 9 s'étend de préférence, sur toute la longueur de la garniture 6. Pour faciliter l'exercice d'une telle force d'appui, la garniture d'étanchéité peut affecter une forme 35 conforme à celle représentée à la figure 3. Dans ce cas, la partie de la garniture 6 d'étanchéité tournée vers la cloison 4 ou 5 présente une face concave à concavité tournée vers ladite cloison. La chambre 9 de compression du joint peut quant à elle affecter la forme d'une cavité cylindrique. Cette chambre 9 peut s'étendre sur la totalité de la tranche ou du bord libre des cloisons. Elle peut également s'étendre de préférence sur tout le pourtour du bord libre 10 de ladite cloison. Ainsi, la garniture d'étanchéité pourra être constituée, dans le cas d'un vérin conforme à la figure 4, par deux joints circulaires reliés entre eux par un joint entretoise sensiblement linéaire lorsque les joints circulaires ont le même diamètre. La garniture 15 d'étanchéité équipant la cloison fixe du corps est de forme sensiblement analogue. Dans les exemples représentés, la chambre 9 de compression de la garniture 6 d'étanchéité est alimentée en fluide par 20 l'intermédiaire d'un conduit communiquant sélectivement avec l'une ou l'autre des chambres 7, 8 du vérin en fonction de la pression régnant à l'intérieur desdites chambres 7, 8. Ainsi, la force F de poussée, exercée par l'intermédiaire du fluide sous pression, est directement 25 fonction de, ou asservie à, la pression régnant à l'intérieur desdites chambres. C'est la chambre disposant de la pression la plus élevée qui alimente en fluide la chambre 9 de compression de la garniture 6 d'étanchéité. Il en résulte ainsi que la force F de poussée, exercée par 30 l'intermédiaire du fluide sous pression, est la plus élevée possible du fait qu'elle résulte du fluide ayant la pression la plus élevée à l'intérieur du vérin en position de fonctionnement de ce dernier. Ce conduit d'alimentation en fluide de la chambre 9 de compression de la garniture 6 35 d'étanchéité est ménagé dans une cloison 4, 5 du vérin 1 rotatif. Ainsi, dans l'exemple représenté, en particulier à la figure 2, chaque cloison est équipée d'un tel conduit. Ce conduit est constitué d'un premier tronçon liA, llB établissant une communication entre les chambres 7, 8 du 5 vérin. Ce premier tronçon de conduit s'étend donc d'une face de la cloison à l'autre face de ladite cloison et constitue un conduit traversant ladite cloison. Ce conduit s'étend ainsi sensiblement perpendiculairement à l'axe longitudinal de l'arbre 3. Ce premier tronçon 1lA, lB de 10 conduit débouche dans un second tronçon 10 d'alimentation en fluide de la chambre 9 de compression de la garniture 6. Ce second tronçon 10 d'alimentation en fluide de la chambre 9 de compression est également perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'arbre 3. Il s'étend toutefois, dans la 15 cloison, du bord libre vers le bord opposé solidaire de l'arbre ou du corps de la cloison. Le premier tronçon ilA, llB, établissant une communication entre les chambres 7, 8 du vérin, est équipé d'un organe 12 d'obturation mobile en fonction de la pression régnant à l'intérieur des chambres 20 7, 8 du vérin. Cet organe 12 obture ainsi tour à tour la partie liA ou 1lB du premier tronçon s'étendant entre la chambre 7, 8 du vérin sous pression et le débouché 13 de ce premier tronçon dans le second tronçon 10. Ainsi, dans l'exemple représenté à la figure 2, la cloison 4 équipant 25 l'arbre 3 est pourvue d'une section 1lA de conduit débouchant dans la chambre 8 et d'une section liB de conduit débouchant dans la chambre 7. Lorsque la chambre 8 est une chambre d'admission alimentée en fluide sous pression tandis que la chambre 7 est placée à 30 l'échappement, la portion de conduit 1lA est alimentée en fluide sous pression. L'organe 12 d'obturation équipant cette section de conduit est un clapet à bille 14 dont la bille 14 est mobile entre deux positions extrêmes s'étendant de part et d'autre du débouché 13 du premier 35 tronçon liA, l1B dans le second tronçon 10. En conséquence, cette bille tend à se déplacer en direction de la chambre 7 et à obturer la section de conduit llB pour empêcher le fluide contenu dans la chambre 7 de parvenir jusqu'à la section de tronçon représentée en 10 à la figure. Lorsque 5 c'est la chambre 7 qui constitue une chambre d'admission, la chambre 8 constituant alors une chambre d'échappement, le fonctionnement inverse est observé, la bille 14 se déplaçant à chaque fois sous l'effet de la pression la plus forte régnant à l'intérieur d'une chambre en direction de 10 l'autre chambre pour obturer le conduit de l'autre chambre empêchant ainsi toute alimentation de la chambre 9 de compression de la garniture 6 d'étanchéité par la chambre disposant de la plus faible pression. Ainsi, la garniture d'étanchéité est constamment soumise à la pression la plus 15 forte régnant à l'intérieur desdites chambres. Il en résulte une optimisation de la force d'appui exercée sur une telle garniture d'étanchéité et par suite une optimisation de l'efficacité de la garniture d'étanchéité. Pour parfaire la conception d'un tel vérin, l'arbre 3 du vérin est muni, sur sa longueur, en un emplacement quelconque, d'au moins un flasque 15 épaulé solidaire de la cloison 4 portée par l'arbre 3. Ce flasque 15 divise, comme l'illustre la figure 1, le corps 2 en deux sections 25 communiquant entre elles par l'intermédiaire d'orifices 16 ménagés dans le flasque 15. La présence de ce flasque 15 épaulé permet d'une part de constituer un raidissement de l'arbre dans le sens de la longueur et d'empêcher un fléchissement de ce dernier, d'autre part de solidariser au 30 moins un bord transversal de la cloison 4 audit flasque 15 de manière à limiter les risques de flambage de cette cloison. Grâce à cette solution, un vérin de plus grande longueur peut être réalisé. Dans un autre mode de réalisation non représenté, l'arbre 3 peut être muni, à 35 chacune de ses extrémités, d'un flasque épaulé facilitant l'usinage de l'ensemble, le corps affectant une forme intérieure cylindrique logeant les flasques. Les applications de ce vérin peuvent être diverses et variées. Elles ne seront pas décrites plus en détail. il REVEND I CAT IONS 1. Vérin (1) rotatif du type constitué d'un corps (2) et d'un arbre (3) délimitant entre eux une cavité annulaire 5 compartimentée au moyen d'au moins deux cloisons (4, 5) radiales portées respectivement l'une (4) par l'arbre (3), l'autre (5) par le corps (2) de vérin et venant, par leur bord libre opposé équipé d'une garniture (6) d'étanchéité, en contact d'appui glissant étanche, l'une (4) contre la 10 paroi (2A) interne du corps (2), l'autre (5) contre la paroi (3A) externe de l'arbre (3) de manière à former au moins deux chambres (7, 8) à volume variable aptes à être mises alternativement sous pression, par admission de fluide, pour générer un déplacement relatif en rotation du 15 corps (2) et de l'arbre (3), caractérisé en ce que la partie de la garniture (6) d'étanchéité tournée vers la cloison (4, 5) dont elle est solidaire est apte à être soumise, lors du fonctionnement du vérin, à une force (F) de poussée tendant à maintenir 20 appliquée la partie dite active de la garniture (6) contre la paroi du corps (1) ou de l'arbre (3) avec laquelle elle est en contact d'appui glissant. 2. Vérin (1) rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la force (F) de poussée est exercée par l'intermédiaire d'un fluide sous pression amené au contact de ladite garniture (6) d'étanchéité. 3. Vérin (1) rotatif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fluide sous pression, amené au contact de la garniture (6), est constitué par le fluide d'alimentation des chambres (7, 8) du vérin (1). 4. Vérin (1) rotatif selon l'une des revendications 2 et 3, 35 caractérisé en ce que le fluide sous pression destiné à exercer une force (F) de poussée sur la garniture (6) d'étanchéité alimente une chambre (9), dite chambre de compression de la garniture (6), ménagée entre la garniture (6) d'étanchéité et la partie de la cloison (4, 5) servant 5 de siège à ladite garniture (6), cette chambre (9) s'étendant de préférence, sur toute la longueur de la garniture (6).. 5. Vérin (1).rotatif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la chambre (9) de compression de la garniture (6) d'étanchéité est alimentée en fluide par l'intermédiaire d'un conduit (10, 1lA, 11B) communiquant sélectivement avec l'une ou l'autre des chambres (7, 8) du vérin en fonction de la pression régnant à l'intérieur 15 desdites chambres (7, 8). 6. Vérin (1) rotatif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le conduit d'alimentation en fluide de la chambre (9) de compression de la garniture (6) 20 d'étanchéité, ménagé dans une cloison (4, 5), comporte un premier tronçon (llA, llB) établissant une communication entre les chambres (7, 8) du vérin, ce premier tronçon (lA, 11B) débouchant dans un second tronçon (10) d'alimentation en fluide de la chambre (9) de compression 25 de la garniture (6), le premier tronçon (liA, 11B) étant équipé d'un organe (12) d'obturation mobile en fonction de la pression régnant à l'intérieur des chambres (7, 8) du vérin (1) pour obturer tour à tour la partie (liA ou llB) de ce premier tronçon s'étendant entre la chambre (7, 8) du 30 vérin sous pression et le débouché (13) de ce premier tronçon dans le second tronçon (10). 7. Vérin (1) rotatif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe (12) d'obturation est un 35 clapet à bille (14) dont la bille (14) est mobile entre deux positions extrêmes s'étendant de part et d'autre du débouché (13) du premier tronçon (liA, llB) dans le second tronçon (10). 8. Vérin (1) rotatif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'arbre (3) du vérin est muni, sur sa longueur, en un emplacement quelconque, d'au moins un flasque (15) épaulé solidaire de la cloison (4) portée par l'arbre (3) en vue de limiter les risques de flambage de 10 cette dernière, ce flasque (15) divisant le corps (2) en deux sections communiquant entre elles par l'intermédiaire d'orifices (16) ménagés dans ledit flasque (15). 9. Vérin (1) rotatif selon l'une des revendications 1 à 8, 15 caractérisé en ce que l'arbre (3) et/ou la cloison (5) solidaire du corps (2) de vérin (1) intègrent au moins deux conduits (17, 18) servant alternativement de conduit d'admission et d'échappement de fluide des chambres (7, 8) du vérin pour permettre une mise sous pression alternative 20 des chambres (7, 8). 10. Vérin (1) rotatif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la partie tournante du vérin est constituée par l'arbre (3), le corps (2) étant 25 stationnaire.