Brevet FR2875561A1 — publié le 20060324

Le dispositif selon l'invention, est une amélioration notable du mode de conception et réalisation d'un vérin hydraulique à haute pression, compact et à montage et démontage rapide. Un vérin hydraulique à double effet comporte selon la planche 114, un cylindre (1), une tige (2), un piston (3), une tête (4), un fond (5), une bague de pied (6), une bague de tige (7), deux entrées d'huile (8). Le piston et la tête possèdent un ensemble de joints d'étanchéité et des bagues ou segments assurant le guidage et le coulissement tant du piston que de la tige. 1 o Selon leur conception et leurs applications, les vérins peuvent travailler à différentes pressions dites basse, moyenne ou haute pression . Dans la recherche de l'amélioration des performances un vérin à haute pression devra répondre à des critères de résistance à l'usure, aux déformations, au flambage, à l'étanchéité etc... La compacité est un facteur très appréciable dans la recherche de l'optimisation de la course par rapport à l'encombrement de l'entraxe fermé. Le rapport poids puissance est également un facteur très apprécié dans les équipements mobiles tel que les grues de levage, compas de basculement pour bennes de camions, ainsi que toutes machines exigeant des hautes performances avec réduction du poids mort. La très grande majorité des vérins connus à ce jour possèdent une tête filetée se vissant dans le haut du cylindre. D'autres modes de fixation de la tête existent, par exemple, la fixation par une rangée circulaire de vis qui bloquent la tête sur le cylindre. Il existe également un mode de fixation de la tête dans le cylindre par l'engagement d'une tige ou jonc dans une cavité aménagée latéralement sur le cylindre et qui s'enroule dans une gorge intérieure afin d'immobiliser la tête. Ces différents modes de fixation de la tête sur le cylindre ont beaucoup d'inconvénients tant sur la difficulté de l'usinage que sur le plan du montage et 30 démontage. En outre ils sont lourds et chers à réaliser. Sans être exhaustifs, nous reprenons dans l'ordre les différents types de vérins accompagnés de dessins. La planche 114 représente un vérin à tête vissée. Le cylindre (1) doit être alésé et fileté sur une longueur importante (L') afin 35 que le filetage résiste aux sollicitations mécaniques et à la pression du piston (3) sur la tête (4). La tête (4) est généralement usinée dans la masse et doit avoir un diamètre égal à celui du cylindre diamètre (D). L'usinage est très important car la pièce est complexe et l'enlèvement de 40 matières très conséquent sur la longueur (L). Le montage par vissage dans le cylindre est une opération très lourde surtout dans les grands diamètres. Elle s'effectue généralement à la main à l'aide de clés spéciales à ergots prenant appui sur les perçages (9). Cette clé de conception spécifique, doit avoir un bras de levier très important en fonction du diamètre de la tête. Le serrage manuel peut demander des forces considérables de un ou 2875561 -2- plusieurs hommes. Le démontage peut devenir extrêmement difficile surtout dans les cas de grippage fréquents des filetages. La planche 2/4 représente un mode de fixation de la tête (4) sur le cylindre (1) par une rangée circulaire de vis (10). Le cylindre (1) doit avoir une surépaisseur importante au droit des vis pour permettre le perçage et le taraudage. Cette surépaisseur doit être rapportée sur le cylindre par une frette soudée ou bien on doit partir d'un tube de forte épaisseur et l'usiner extérieurement sur toute la longueur. Le diamètre (D) de la tête doit être porté au diamètre de la surépaisseur du cylindre; la longueur (L) est également importante. Ce mode est très élaboré et exige un usinage très important puisqu'il faut percer et tarauder frontalement le cylindre sur une machine spéciale de grande dimension. La tête est également tirée dans la masse et son usinage est très élaboré donc très coûteux. Le diamètre (D) est très important, il doit être égal à celui du cylindre avec sa surépaisseur. Le montage et le démontage sont également longs mais n'exigent pas un outillage lourd. La planche 3/4 représente le mode de fixation par enfoncement d'un jonc entre cuir et chair Le mode de fixation de la tête (4) dans le cylindre (1) est extrêmement simplifié et compact. Le cylindre (1) possède une demi-gorge (11). Un perçage ou un fraisage (14) est aménagé latéralement pour permettre le passage d'un jonc (13). La tête (4) possède aussi une demi-gorge (12); le jonc (13) est enfoncé latéralement et s'enroule à l'intérieur de la gorge. Si le montage est facile à effectuer, il est très difficile à extraire, voir impossible faute de prise sur le jonc. Ce mode de fixation s'adresse aux petits vérins et ne peut être envisagé dans les gros diamètres au-delà de 100 mm. Le jonc, au-delà de 6 mm de diamètre, serait extrêmement difficile à enfoncer et impossible à extraire du fait de sa rigidité. Ce type de vérin ne peut être utilisé à haute pression, sous peine d'extruder la tête. Le mode de fixation et d'arrêt, objet de la présente invention, supprime tous les inconvénients que nous venons de décrire. La planche 4/4 montre en coupe le vérin équipé d'une tête arrêtée par jonc fragmenté (13) afin de diminuer le poids. Dans le cylindre (1) est usinée une gorge demi-circulaire (11) avec une 80 rampe à 45 . Un chanfrein à 45 est également usiné à l'extrémité du cylindre. La tête (4) est très compacte et légère puisque son diamètre (D) est égal à l'intérieur du cylindre (1) dépourvu de filetage. La longueur (L) est également compacte puisque son arrêt s'effectue par le jonc (13) sur lequel le quart de rond vient en contact. Le jonc (13) est de forte section pour éviter les effets de matage et d'extrusion. Il est fractionné en 3 segments pour faciliter la pose et dépose dans la gorge. Le diamètre (D') aménagé sur la tête bloque le jonc (13) dans la gorge. Il permet le passage en rappel de la tête, après disposition des 3 segments dans la gorge. La plaque de fermeture et de rappel (17) est maintenue sur la tête par 4 ou 6 vis vissées sur des trous taraudés dans celle-ci; Elle exerce principalement la fonction de maintient et de contact permanent de la tête sur le jonc; Elle assure l'étanchéité de la tête, à l'eau et poussières par la pression exercée sur le joint torique (15) logé entre la tête et le cylindre ainsi que le blocage du joint racleur (16). La tête (4) est usinée spécialement pour recevoir un joint racleur (16) installé dans la gorge (18). La bague de guidage (19) assure le guidage et le coulissement de la tige (2). La gorge (20) reçoit le joint dynamique d'étanchéité. La gorge (21) reçoit le joint torique statique d'étanchéité. La tête (4) très compacte et légère peut être tirée dans de l'ébauche creuse mécanique ou être tirée dans des pièces moulées en fonte GS, lorsqu'il s'agit de série à mettre en oeuvre. Le mode de fixation et d'arrêt de la tête par jonc fractionné + plaque de fermeture et rappel est le système le plus compact et économique connu à ce jour. L'usinage tant du tube que de la tête sont réduits à leur plus simple expression. Le montage et le démontage sont extrêmement simples et faciles à exécuter sans faire appel à des outillages lourds et spéciaux. Dans la recherche de la compacité et de la diminution de l'entraxe fermé, le piston (3) a été réduit en épaisseur. L'ensemble de joints (22) assure l'étanchéité 110 à double effet et le guidage. Le fond (5) est logé dans le cylindre et soudé en bout. La bague de pied (6) est fraisée et soudée directement sur le fond. L'entrée d'huile (8) est aménagée directement sur le fond afin d'offrir le meilleur remplissage. La bague de tige (7) est également fraisée pour diminuer l'entraxe et améliorer le soudage. Le centrage des bagues de pied (6) et de tige (7) sont assurés par des pions de centrage garantissant une parfaite géométrie. Toutes les réductions dimensionnelles des différentes pièces permettent, la diminution de l'entraxe fermé, le poids de l'ensemble du vérin et par conséquent les coûts de fabrication, de plus le vérin peut travailler à haute pression jusqu'à 120 400 bars sans risque d'extrusion de la tête. 100 2875561 REVENDICATIONS 1 Vérin compact à double effet et à haute pression, à montage et démontage rapide, comportant un cylindre (1), une tige (2), une tête (4), un fond (5), une bague de pied (6), une bague de tige (7) et deux entrées d'huile (8), caractérisé en ce que la tête (4) est arrêtée sur le cylindre (1), par un jonc fragmenté (13), disposé dans une gorge (11). 2 Vérin compact selon la revendication 1 caractérisé en ce que la tête (4) est maintenue en contact permanent contre le jonc (13) par une plaque de fermeture et rappel (17), par 4 ou 6 vis vissées dans des trous taraudés dans la tête, permettant un montage et démontage rapide sans faire appel à des outillages lourds et spéciaux. 3 Vérin compact caractérisé selon la revendication 2 en ce que la plaque de fermeture et de rappel (17) assure l'étanchéité de la tête par un joint (15) logé entre la tête et le cylindre ainsi que le blocage d'un joint racleur (16). 4 Utilisation d'un vérin compact à double effet selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 pour actionner des équipements mobiles tels que bennes et grues de véhicules industriels ainsi que toutes machines exigeant des hautes performances avec réduction du poids mort.