Brevet FR2905428A1 — publié le 20080307

La présente invention est relative à un vérin hydraulique muni de moyens permettant de le verrouiller en n'importe quel point de sa course. Il est souvent nécessaire de maintenir un vérin hydraulique en position quelle que soit sa charge et cela pendant un temps très long. Les moyens de verrouillage hydraulique ne permettent pas l'immobilisation d'un vérin sous charge pendant très longtemps, parce qu'il est, en pratique, quasiment impossible d'avoir un système hydraulique sans aucune fuite. Les moyens de verrouillage mécanique sont onéreux et complexes. La présente invention résout le problème du blocage d'un vérin hydraulique, quelle que soit sa position et cela aussi longtemps que nécessaire. Le vérin hydraulique à verrouillage automatique selon la présente invention, du type comportant un piston coulissant dans un cylindre, est caractérisé par le fait que soit le cylindre, soit le piston sont munis de moyens provoquant leur déformation élastique ce qui provoque un blocage du piston par serrage de l'un sur l'autre. L'invention est également caractérisée par les dispositions suivantes : a) le vérin est constitué par deux tubes co-axiaux, un tube intérieur dans lequel coulisse le piston et un tube extérieur définissant avec le premier une chambre cylindrique annulaire dans laquelle est introduit un fluide ou un gaz sous pression qui déforme le tube intérieur lequel serre ledit piston et l'immobilise ; b) la chambre annulaire est reliée à une source de liquide hydraulique ou gaz dont la pression est variable et pilotée, ce qui permet de faire 25 varier la force de serrage qui agit sur le piston ; c) la chambre annulaire est étanche et remplie en permanence d'un gaz inerte sous pression ; du liquide hydraulique sous pression étant introduit dans le tube intérieur pour exercer une contre-pression antagoniste afin d'annuler l'effort de serrage provoqué par le gaz sous 30 pression ; 2905428 2 d) le cylindre du vérin est constitué d'un seul tube et le piston comporte une chambre remplie en permanence d'un gaz inerte ou fluide sous pression qui provoque la déformation élastique du piston qui vient se serrer contre les parois du cylindre, la pression hydraulique introduite 5 dans ce dernier venant s'immiscer entre la paroi externe du piston et la paroi interne du cylindre ce qui crée une contre-pression antagoniste qui annule l'effort de serrage provoqué par le gaz sous pression. A titre d'exemple et pour faciliter la compréhension de l'invention on a 10 représenté aux dessins annexés ; Figure 1 une vue schématique, en coupe longitudinale, d'un exemple de réalisation d'un vérin selon l'invention ; Figure 2 une vue du vérin de la figure 1 illustrant le vérin de la figure 1 bloqué ; 15 Figure 3 une vue du vérin de la figure 2 débloqué ; Figure 4 une vue schématique, en coupe longitudinale, d'une variante de réalisation du vérin selon la figure 1, le vérin étant bloqué Figure 5 une vue du vérin de la figure 4, le vérin étant débloqué et poussé vers la gauche de la figure ; 20 Figure 6 une vue du vérin de la figure 4, le vérin étant débloqué et poussé vers la gauche de la figure. Figures 7 à 10, quatre figures illustrant un deuxième mode de réalisation de l'invention en quatre positions différentes. En se reportant aux figures on voit que, selon un premier mode de 25 réalisation de l'invention, le vérin hydraulique comporte un piston 1 qui se déplace dans un cylindre constitué de deux tubes co-axiaux 2 et 3, qui ménagent entre eux un espace annulaire cylindrique 4. 2905428 3 Ledit espace annulaire 4 est relié à une source de gaz sous pression 6 à travers un clapet anti-retour 7 ; de telle sorte que la chambre 4 soit un volume clos, étanche, la pression du gaz étant permanente. A la figure 1, on voit que le piston 1 et sa tige 10 peuvent se déplacer 5 librement à l'intérieur du tube interne 2. A la figure 2, on voit que, après introduction du gaz sous pression dans l'espace annulaire 4, le tube 2 va exercer un effet de serrage sur le piston 1, selon les flèches f, ce qui va provoquer une déformation élastique de la paroi du tube interne 2, qui va venir serrer le piston 1 et l'immobiliser. 10 L'alimentation en fluide sous pression de l'une ou l'autre des chambres 8 ou 9, situées de part et d'autre du piston 1 va annuler la déformation du tube intérieur 2 du cylindre double 2/3 et libérer le piston 1 qui pourra de nouveau se déplacer dans son cylindre 2/3, comme illustré à la figure 3. Si l'on se reporte à la figure 3 on voit qu'il peut arriver, lorsque le piston 15 est au voisinage d'une des extrémités du cylindre double 2/3 et que l'on introduit un fluide sous pression dans la chambre 8, par exemple, que la partie du tube 2 située de l'autre côté du piston, dans la chambre 9 ne soit pas suffisamment repoussée et que le blocage soit, au moins partiellement maintenu. 20 Pour éviter cela on peut, avantageusement aménager une légère fuite de l'une à l'autre de la chambre par un très léger jeu permettant la présence d'un film d'huile (ou autre fluide hydraulique), ou bien par une rainure en spirale. La déformation du tube intérieur 2 est fonction de l'épaisseur de la paroi de ce tube, du métal employé et de la pression du gaz insufflé dans l'espace 4. Ces paramètres sont déterminés en fonction de l'usage auquel le vérin est destiné. L'importance de la force de blocage du piston 1 est fonction de la pression du gaz et de l'importance des surfaces en contact. Ces paramètres seront également déterminés en fonction de l'usage auquel le vérin est destiné. II est donc possible grâce à cette disposition : 2905428 4 - de bloquer le piston en toute position - de déterminer à volonté la force de blocage -et de débloquer très facilement le piston. De plus il s'avère qu'il devient possible de réaliser un vérin équipé d'un 5 piston sans joint d'étanchéité parce que, dès que la pression du fluide élimine le serrage du tube 2 sur le piston 1, ce dernier peut se déplacer librement ce qui permet de laisser un très faible jeu entre le piston 1 et le tube 2. Les figures 4 à 6 concernent une variante de réalisation du vérin à blocage automatique. 10 II peut se produire avec un vérin selon les figures 1 à 3 que le liquide hydraulique introduit sous pression, soit dans la grande chambre 8, soit dans la petite chambre 9 ne s'immisce pas de façon suffisante dans le jeu compris entre la paroi périphérique du piston 1 et la paroi interne du cylindre 2 ; de sorte que le contre- effort antagoniste, destiné à débloquer le vérin ne soit pas 15 suffisant ou prenne trop de temps à s'établir. La variante illustrée aux figures 4 à 6 a pour objet de supprimer cet inconvénient. Dans ces figures les mêmes éléments portent les mêmes références. Le piston 1 porte à chacune de ses extrémités des segments 20 d'étanchéité 25-26 analogues aux segments utilisés dans les moteurs à combustion interne. En ces deux groupes de segments d'étanchéité 25 et 26 sont ménagées deux gorges annulaires 20 et 21, lesquelles sont reliées l'une à l'autre par un conduit 22, lequel communique avec les chambres 8 et 9 du vérin par les 25 clapets anti-retour 23 et 24 en positions inversées. Le fonctionnement de ce vérin est décrit ci-après. En position "verrouillée" (figure 4) la chambre annulaire cylindrique 4, qui est, en permanence, remplie d'un gaz neutre (azote) sous pression provoque la 2905428 5 déformation élastique du tube interne 2, dont la paroi est relativement mince et déformable. Le piston 1 est alors coincé par le serrage exercé par la pression du gaz et ne peut plus se déplacer. 5 Sur la figure 5 la chambre 8 est alimentée en liquide hydraulique sous pression par la conduite Pa. Ce liquide repousse le clapet anti-retour 24 et par la canalisation 22 alimente les gorges 20 et 21, ce qui permet à la contre-pression antagoniste de s'établir sur tout le pourtour du piston 1, d'annuler l'effet de la pression du gaz compris dans la chambre 4 ; de sorte que le piston 1 est 10 déverrouillé et peut se déplacer dans la direction D1. Les segments d'étanchéité 25 et 26 permettent l'un et l'autre une légère fuite en début de mise en pression : cette fuite, s'additionnant à l'introduction de liquide sous pression par les gorges 20 et 21, facilite l'apparition d'un film d'huile sous pression entre la paroi du piston 1 et celle du tube 2. 15 Sur la figure 6, c'est la petite chambre 9 qui est alimentée en liquide sous pression : le fonctionnement est identique à celui de la figure 5, mais en sens inverse : le piston est déverrouillé et se déplace selon la direction D2. Les figures 7 à 10 représentent un autre mode de réalisation de l'invention qui fonctionne de façon inverse c'est-à-dire que ce n'est plus le 20 cylindre qui vient serrer le piston en se rétractant de façon élastique mais le piston qui vient se serrer contre la paroi du cylindre en se dilatant. La figure 7 illustre une première position de verrouillage du vérin. Le piston 30, porté par une tige 31, peut coulisser dans un cylindre 32. Le piston est creux et comporte une chambre 33 remplie d'un gaz neutre sous 25 pression. La paroi 30a qui entoure la chambre 33 est relativement mince et déformable : sous l'effet de la pression du gaz se trouvant dans la chambre 33, cette paroi 30a se déforme et vient s'appliquer contre la paroi interne du cylindre 32 ; de sorte que le piston est bloqué. Sur la figure 8 on voit que du liquide hydraulique sous pression a été 30 introduit dans la chambre 34. Ce liquide hydraulique sous pression s'immisce 2905428 6 entre la paroi 30a du piston 30 et la paroi interne du cylindre 32 en créant une contre-pression antagoniste qui annule la déformation de ladite paroi 30a, ce qui libère le piston 30 qui peut se déplacer selon la flèche f1. A la figure 9, la pression hydraulique a été supprimée dans la chambre 5 34 ; il en résulte que la paroi 30a du piston 30 se déforme et ce dernier est à nouveau bloqué comme dans le cas de la figure 7. A la figure 10 la pression hydraulique est introduite dans la petite chambre 35. Le liquide hydraulique sous pression s'immisce entre la paroi 30a du piston 30 et la paroi interne du cylindre 32 en créant une contre-pression 10 antagoniste qui annule la déformation de ladite paroi 30a, ce qui libère le piston 30 qui peut se déplacer selon la flèche f2. Pour faciliter la progression du liquide hydraulique sous pression entre la paroi 30a et la paroi interne du cylindre on peut graver sur la paroi 30a de petites rainures facilitant la progression du liquide hydraulique sous pression. 15 Dans tous les exemples décrits les chambres 4 ou 33 sont des volumes clos, étanches, en pression permanente mais on peut également disposer un clapet anti-retour comme le clapet 7 des figures 2 et 3 ou en disposer un dans la conduite 33a, située dans la tige des pistons pour annuler la pression du gaz. On peut également remplacer le gaz sous pression fixe par du gaz ou du 20 fluide sous pression variable et pilotée par un circuit extérieur relié au vérin. Ce type de vérin sera utilisé dans tous les cas où un vérin doit maintenir une charge sans changer de position et cela pendant un temps très long. A titre d'exemple, non limitatif, un tel vérin peut être avantageusement employé pour la mise en position d'un radar mobile ; de sorte que, une fois le 25 radar réglé, sa position soit maintenue constante. Dans tous les exemples représentés le blocage du piston est obtenu par le fait que la chambre remplie de gaz est étanche et remplie en permanence de gaz sous pression ; mais il est bien évident que l'on peut obtenir le déblocage soit en annulant la pression de gaz par un clapet approprié, soit en remplaçant 30 la pression de gaz par une pression de gaz ou de fluide variable et pilotée. REVENDICATIONS 1- Vérin hydraulique à verrouillage automatique du type comportant un piston (1, 30) coulissant dans un cylindre (3-2, 32) caractérisé par le fait que soit le cylindre (3) soit le piston (30) est muni de moyens provoquant leur déformation élastique ce qui provoque le blocage du piston par serrage de l'un sur l'autre. 2- Vérin hydraulique selon la revendication 1 dans lequel la déformation élastique du cylindre (3-2) ou du piston (30) est obtenu par une chambre remplie en permanence d'un gaz neutre sous pression ; le déblocage étant obtenu par une pression hydraulique qui s'immisce entre le piston (1, 30) et le cylindre (3-32) et exerce une contre-pression antagoniste. 3- Vérin hydraulique selon la revendication 1 dans lequel le blocage et le déblocage sont obtenus par une pression hydraulique variable pilotée. 4- Vérin hydraulique selon la revendication 1 dans lequel la déformation élastique du cylindre (3-2) ou du piston (30) est obtenue par une chambre remplie de gaz sous pression, des moyens étant prévus pour annuler cette pression de gaz. 5- Vérin hydraulique selon la revendication 1 dans lequel la déformation élastique du cylindre (3-2) ou du piston (30) est obtenue par une pression 20 hydraulique variable. 6- Vérin hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel, le cylindre est constitué par deux tubes co-axiaux (3 et 2) ménageant entre eux une chambre annulaire (4) dans laquelle on introduit soit un gaz sous pression, soit du liquide hydraulique dont la pression est pilotée. 25 7. Vérin hydraulique selon la revendication 6 dans lequel la chambre annulaire (4) est remplie en permanence d'un gaz neutre sous pression, le déblocage étant obtenu en introduisant du liquide hydraulique sous pression dans l'une ou l'autre des chambres (8, 9) du vérin de sorte que ledit liquide hydraulique puisse s'immiscer entre le piston (1) et la paroi interne du tube 30 intérieur (2) du vérin de façon à exercer une contre-pression antagoniste qui 2905428 8 annule la déformation élastique subie par ledit tube intérieur (2) sous l'effet de la pression du gaz. 8- Vérin hydraulique selon la revendication 7 dans lequel est un jeu est prévu entre le piston (1) et la paroi du tube intérieur (2) pour permettre 5 l'établissement d'un film hydraulique sous pression. 9- Vérin hydraulique selon la revendication 7 dans lequel la paroi externe du piston (1) comporte des rainures dans lesquelles peut s'infiltrer le liquide hydraulique sous pression. 10- Vérin selon la revendication 7 dans lequel le vérin comporte deux 10 gorges annulaires (20, 21) communiquant l'une avec l'autre par une conduite (22) débouchant dans les chambres (8, 9) du vérin par des clapets anti-retour inversés (23, 24) de façon que la pression hydraulique provenant de la chambre (8 ou 9) puisse pénétrer dans les deux gorges (20, 21) ; la fuite d'huile étant limitée par deux segments d'étanchéité (25, 26) situés aux deux extrémités du 15 piston (1). 11- Vérin hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel le piston (30), qui coulisse dans le cylindre (32), comporte une chambre (33) qui provoque la déformation élastique du piston (30) sous l'effet de la pression d'un fluide introduit dans cette chambre (33). 12- Vérin hydraulique selon la revendication 10 dans lequel la chambre (33) est remplie en permanence d'un gaz inerte sous pression, la déformation élastique du piston (30) étant annulée par de la pression hydraulique introduite dans l'une ou l'autre des chambres (34, 35) du vérin. 13- Vérin hydraulique selon la revendication 10 dans lequel la chambre 25 (33) est remplie d'un gaz inerte sous pression, cette pression pouvant être annulée pour faire disparaître la déformation élastique du piston. 14- Vérin hydraulique selon la revendication 10 dans lequel la chambre (33) est remplie d'un liquide hydraulique dont la pression, variable, est pilotée.