Vérin à action progressive

Abstract

 L'invention concerne un vérin du type comportant un générateur pyrotechnique de gaz (4) et comprenant un corps de vérin (1) cylindrique, dans lequel coulisse une tige (2) solidaire d'un piston (5), ledit piston (5) délimitant une première chambre (A) et une deuxième chambre (B), vérin caractérisé en ce que le piston (5) comporte au moins un évent (11) permettant le passage calibré du gaz engendré par le générateur (4) entre les deux chambres (A,B).

Description

[0001] Le secteur technique de la présente invention est celui des dispositifs pyrotechniques et plus particulièrement des vérins actionnés par pyrotechnie.

[0002] Pour des raisons de sécurité, il est prévu des dispositifs d'ouverture d'urgence pour certains bâtiments ou véhicules (notamment à bord des aéronefs). Ces dispositifs utilisent des vérins pneumatiques, hydrauliques ou pyrotechniques. Les vérins pneumatiques et hydrauliques présentent l'inconvénient d'être sujets à des problèmes de fuites, ce qui nécessite une surveillance et une maintenance particulière. Le stockage du fluide et le maintien sous pression de certains éléments constitue également un inconvénient. Les vérins pyrotechniques connus présentent l'inconvénient de fonctionner de manière violente, ce qui peut conduire à la destruction de la porte d'ouverture.

[0003] Le but de la présente invention est de fournir un vérin pyrotechnique à action progressive et/ou temporisée ne présentant pas les inconvénients précédemment cités.

[0004] L'invention a donc pour objet un vérin du type comportant un générateur pyrotechnique de gaz et comprenant un corps de vérin cylindrique, dans lequel coulisse une tige solidaire d'un piston, ledit piston délimitant une première chambre et une deuxième chambre, vérin caractérisé en ce que le piston comporte au moins un évent permettant le passage calibré du gaz engendré par le générateur entre les deux chambres.

[0005] Selon une caractéristique de l'invention, le générateur pyrotechnique de gaz est porté par le piston.

[0006] Selon une autre caractéristique de l'invention, le piston comporte des perçages permettant le passage de gaz entre le générateur pyrotechnique de gaz et la première chambre.

[0007] Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le piston présente une première face en contact avec la première chambre et une seconde face en contact avec la deuxième chambre, la surface de la seconde face étant supérieure à la surface de la première face.

[0008] Selon une autre caractéristique de l'invention, le piston comporte à son extrémité une bague périphérique.

[0009] Selon une autre caractéristique de l'invention, la bague périphérique comporte des moyens de solidarisation amovibles permettant de rendre la bague périphérique solidaire du piston et/ou du corps de vérin.

[0010] Selon une autre caractéristique de l'invention, un moyen de solidarisation amovible se présente sous la forme d'un piston de blocage pourvu de deux doigts opposés, un premier doigt étant destiné à coopérer avec un logement dans le piston et un second doigt, opposé au premier doigt, étant destiné à coopérer avec au moins un logement dans le corps de vérin, un ressort assurant une poussée radiale du piston de blocage vers le corps de vérin.

[0011] Selon une autre caractéristique de l'invention, le piston de blocage délimite deux enceintes, une première enceinte étant reliée à la première chambre et une seconde enceinte étant reliée à la deuxième chambre.

[0012] Selon une autre caractéristique, le second logement du corps de vérin aura une profondeur supérieure à celle du premier logement, la profondeur du second logement étant choisie de telle sorte que, lorsque le second doigt se trouvera engagé dans le second logement, le premier doigt se trouvera dégagé du logement du piston.

[0013] Par ailleurs le vérin pourra comporter un ressort de compression interposé entre un bouchon du corps de vérin et le piston.

[0014] Selon une autre caractéristique de l'invention, le vérin comporte des moyens permettant l'évacuation des gaz vers l'extérieur du vérin.

[0015] Un tout premier avantage du vérin selon l'invention réside dans le fait qu'il dispense un effort progressif et temporisé.

[0016] Un autre avantage réside dans le fait qu'après avoir été actionnée, la tige du vérin peut être repositionnée dans sa position initiale.

[0017] D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :

• les figure 1a et 1b représentent en vue en coupe un premier mode de réalisation de l'invention,
• la figure 2 représente en vue en coupe un second mode de réalisation de l'invention, et
• les figures 3a à 3c illustrent un exemple de réalisation d'un moyen de solidarisation amovible, selon l'invention.

[0018] La figure 1a est une vue en coupe illustrant un premier mode de réalisation d'un vérin pyrotechnique selon l'invention destiné à actionner une porte d'aéronef. Cette vue illustre le vérin dans sa position de repos, c'est à dire avant qu'il soit actionné. Dans ce mode de réalisation, le vérin pyrotechnique est constitué d'un corps de vérin 1 cylindrique, comportant un alésage dans lequel coulisse une tige 2, dans le prolongement de laquelle est fixé (par exemple par vissage) un piston 5 dont l'extrémité comporte un épaulement 13 de diamètre sensiblement égal au diamètre intérieur du corps de vérin 1. Le corps de vérin 1 sera, par exemple, relié à la porte de l'aéronef et la tige 2 sera solidaire de la carlingue de l'aéronef (non représentée), par exemple par l'intermédiaire d'une bielle ou d'une rotule (non représentée). L'alésage du corps de vérin 1 comporte une collerette interne 17, de diamètre interne sensiblement égal au diamètre externe de la tige 2, permettant d'assurer le centrage entre le corps de vérin 1 et la tige 2. Par ailleurs l'étanchéité sera assurée par un ou plusieurs joints toriques 29 solidaires de la collerette 17 et appliqués contre la tige 2 du vérin.

[0019] Un générateur pyrotechnique de gaz 4 et un initiateur 3 sont portés par le piston 5. L'épaulement 13 du piston 5 délimite, avec le corps de vérin 1, une première chambre A et une deuxième chambre B. L'épaulement 13 portera un ou plusieurs joints toriques 30 qui seront appliqués contre le corps de vérin 1 et qui assureront l'étanchéité à ce niveau entre les deux chambres A et B délimitées par le piston 5.

[0020] Du côté de la chambre A, la tige 2 et le ou les joints portés par la collerette interne 17 assurent l'étanchéité. Du côté de la chambre B, le corps de vérin 1 est obturé par un bouchon 9 dont une portion tubulaire 14 est insérée dans la chambre B, empêchant ainsi toute translation du piston 5 vers le bouchon 9. Dans cet exemple de réalisation la portion tubulaire pourra avantageusement être filetée afin d'assurer également la solidarisation entre le bouchon 9 et le corps de vérin 1. Le piston 5 comporte également un filtre à particules 8 et des perçages 12 permettant l'expansion des gaz générés par le générateur 4 dans la première chambre A.

[0021] L'épaulement 13 du piston comporte au moins un évent 11 permettant le passage calibré du gaz généré entre la chambre A et la chambre B. Le ou les évents pourront affecter la forme de tuyères ou de venturis pour améliorer le passage des gaz. La tige 2 comporte des canaux obliques 15 débouchant dans la chambre A et orientés vers l'avant de la tige 2. La tige 2 comporte également un collet 16 constituant une butée limitant la translation de la tige 2 dans le corps de vérin 1. D'autre part, le piston 5 présente une première face SA en contact avec la première chambre A et une seconde face SB en contact la deuxième chambre B. La seconde face SB présente une surface supérieure à la surface de la première face SA.

[0022] La figure 1b est une vue partielle en coupe illustrant le même mode de réalisation que celui décrit en relation avec la figure 1a, mais après actionnement du vérin, c'est à dire lorsque sa tige 2 s'est déplacée. On peut notamment distinguer sur cette vue que le collet 16 de la tige 2 est en butée contre la collerette 17 du corps de vérin 1 et que les canaux obliques 15 débouchent à l'extérieur du vérin.

[0023] On voit donc qu'avec l'architecture de vérin proposée par l'invention, le générateur pyrotechnique de gaz 4 est solidaire de la tige 2 du piston et que les gaz qu'il engendre sont dirigés tout d'abord vers la première chambre A et non vers la deuxième chambre B qui est pourtant celle dans laquelle il faut normalement introduire une pression de gaz pour provoquer la sortie de la tige du vérin. Une augmentation de pression dans la première chambre A conduit en effet à pousser la tige du vérin contre le bouchon 9.

[0024] Il en résulte un retard pour la sortie de la tige 2 du vérin, retard qui peut être réglé en jouant sur la section du ou des évents 11 assurant le passage des gaz de la première chambre A vers la deuxième chambre B.

[0025] Le fonctionnement est le suivant :

[0026] Dans une situation d'urgence, on souhaite ouvrir la porte de l'aéronef. On actionne alors le vérin par un signal électrique à l'initiateur 3 qui déclenche la génération de gaz par le générateur pyrotechnique 4. Le gaz généré se diffuse à travers le filtre à particules 8 puis passe à travers les perçages 12 afin de pénétrer dans la première chambre A. La pression dans la chambre A est alors supérieure à la pression de la chambre B. Le piston 5 est bloqué par le bouchon 9 et reste donc immobile. En raison de la différence de pression, le gaz de la chambre A pénètre dans la chambre B par le ou les évents 11. Ces derniers sont dimensionnés de manière à calibrer le flux gazeux. La pression dans la chambre B augmente au fur et à mesure que la pression dans la chambre A diminue. Ainsi, les efforts appliqués au piston 5 par les pressions régnant dans les chambres A et B évoluent jusqu'à ce que, en raison de la différence de surfaces des faces SA et SB du piston, l'effort FB appliqué sur la face SB soit supérieur à l'effort FA appliqué sur la face SA. Le piston 5 et la tige 2 se déplacent alors dans la direction de l'effort FB, jusqu'à ce que le collet 16 soit en contact avec la collerette interne 17. Lorsque la tige 2 est en fin de course (c'est à dire lorsque le collet 16 et la collerette 17 sont en contact), les canaux 15 permettent la communication entre la chambre A et l'extérieur du vérin. Les gaz générés sont donc évacués et la tige 2 du vérin peut être ensuite enfoncée manuellement afin de refermer la porte. On notera que, même lorsque le piston 5 se déplace, les gaz générés continuent à se déplacer de la chambre A vers la chambre B, augmentant ainsi l'effort FB, ce qui permet de réaliser un vérin à fonctionnement temporisé et progressif.

[0027] Le diamètre du ou des évents 11 est choisi en fonction du délai souhaité pour le début du fonctionnement du vérin à partir de son initiation.

[0028] On pourra par ailleurs prévoir un moyen de liaison cisaillable entre la tige 2 et le corps de vérin 1 (par exemple une ou plusieurs goupilles) afin d'empêcher tout déplacement indésirable de la tige 2 lorsque le vérin n'est pas actionné.

[0029] La figure 2 illustre un autre mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, l'épaulement à l'extrémité du piston 5 est remplacé par une bague périphérique 6. La bague périphérique 6 comporte des moyens de solidarisation amovibles 7 (non visibles sur cette figure) permettant de rendre la bague périphérique 6 solidaire du piston 5 et/ou du corps de vérin 1. Ces moyens de solidarisation amovibles seront décrits plus précisément en relation avec les figures 3a à 3c. On remarquera également que dans ce mode de réalisation, on a remplacé la portion tubulaire du bouchon 9 par un ressort 18. Ce ressort 18 permet dans un sens de réaliser le blocage du piston 5 et dans l'autre sens permet également d'exercer un effort tendant à éloigner la bague 6 du bouchon 9. Dans ce mode de réalisation, la bague périphérique 6 comporte également la caractéristique essentielle de l'invention consistant en au moins un évent 11 permettant le passage calibré d'un gaz entre la chambre A et la chambre B.

[0030] Ce mode de réalisation comporte également un générateur pyrotechnique de gaz 4 et un initiateur 3 portés par le piston 5. On a représenté en pointillés la bague périphérique 6 dans sa position IIIc en fin de course, telle que décrite en relation avec la figure 3c. On notera que lorsque la bague 6 se trouve dans cette position IIIc par rapport au corps 1, la tige 2 ne se trouve pas dans la position initiale telle que visible sur la figure 2. En effet la tige 2 est solidaire de la bague 6 et elle est donc entraînée par le déplacement de la bague. Pour des raisons de clarté, le filtre à particules et les perçages qui permettent le passage des gaz générés du générateur 4 vers la première chambre A n'ont pas été représentés mais sont également mis en oeuvre. Enfin, on remarquera que dans ce mode de réalisation, l'alésage interne du piston 1 présente une portion cylindrique 28 de diamètre réduit. Le diamètre de la portion 28 est légèrement supérieur au diamètre du collet 16 afin de créer un effet de "laminage" lorsque la tige 2 se déplace et que le collet 16 s'engage dans l'alésage de diamètre réduit 28. Une telle réalisation permet avantageusement de provoquer un freinage et un amortissement de la tige 2 en fin de course.

[0031] Avec ce mode de réalisation de l'invention le ressort 18 exerce une poussée sur le piston 5 qui vient s'ajouter à celle engendrée par le différentiel de pression des gaz entre les chambres A et B. Cette action du ressort 18 permet de compenser l'effort résistant complémentaire dû au freinage de la tige 2 en fin de course.

[0032] Les figure 3a à 3c illustrent le mode de réalisation et le fonctionnement d'un moyen de solidarisation amovible. Le moyen de solidarisation amovible 7 est disposé dans un logement de la bague périphérique 6 et se présente sous la forme d'un piston de blocage 7a pourvu de deux doigts 7b et 7c opposés, un premier doigt 7b étant destiné à coopérer avec un logement 20 dans le piston 5 et un second doigt 7c, opposé au premier doigt 7b, étant destiné à coopérer avec un premier logement 19 et un second logement 21 (visible sur la figure 3c) dans le corps de vérin 1. Le piston de blocage 7a délimite deux enceintes 25 et 26 dans la bague 6. La première enceinte 25 est reliée à la première chambre A par l'intermédiaire d'un perçage 22 et la seconde enceinte 26 est reliée à la deuxième chambre B par l'intermédiaire d'un perçage 23. Un ressort 24 exerce un effort permanent sur le piston de blocage 7a en direction du corps de vérin 1. Les logements 19, 20 et 21 peuvent se présenter sous la forme de perçages ou de gorges. Avantageusement, la réalisation sous forme de gorges autorise un décalage angulaire du piston par rapport au corps de vérin 1 sans nuire au fonctionnement du moyen de solidarisation amovible.

[0033] Le fonctionnement est le suivant :

[0034] La figure 3a illustre le moyen de solidarisation amovible en position de repos, c'est à dire lorsque le vérin n'est pas actionné. Dans cette position, les doigts 7b et 7c sont insérés dans leurs logements respectifs 20 et 19 et maintiennent ainsi solidaires le corps de vérin 1, la bague périphérique 6 et le piston 5. L'effort exercé par le ressort 24 sur le piston de blocage 7a est suffisant pour maintenir le second doigt 7c dans le premier logement 19 du corps de vérin.

[0035] La figure 3b illustre le moyen de solidarisation amovible lorsque le vérin est actionné. Dans cette position, la pression de gaz augmente dans la première chambre A (comme décrit précédemment), les gaz générés pénètrent dans l'enceinte 25 et déplacent le piston de blocage 7a vers le piston 5. Le premier doigt 7b dispose d'un espace suffisant pour pénétrer plus profondément dans le logement 20 du piston, alors que le second doigt 7c se désengage du premier logement 19 du corps de vérin. Dans cette position, la bague périphérique 6 et le piston 5 sont solidaires l'un de l'autre et libres par rapport au corps de vérin 1 dans lequel ils peuvent coulisser tel que décrit précédemment. Il n'est donc plus ici nécessaire de prévoir (comme dans le mode de réalisation précédent) des goupilles cisaillables entre le piston et le corps de vérin.

[0036] La figure 3c illustre le moyen de solidarisation amovible lorsque la tige 2 et le piston sont en fin de course. Dans cette position, le second doigt 7c se situe face au second logement 21 du corps de vérin. Grâce à l'évent 11 (non visible sur cette figure) décrit précédemment, les chambres A et B sont en communication, leurs pressions internes tendent donc à s'équilibrer. Une fois ces pressions sensiblement égales, le piston de blocage 7a n'est plus soumis qu'à la seule force du ressort 24 et s'éloigne du corps de vérin 5. Le second doigt 7c pénètre alors dans le second logement 21 du corps de vérin. Le second logement 21 a une profondeur qui est supérieure à celle du premier logement 19. La profondeur du second logement 21 est choisie de telle sorte que, lorsque le second doigt 7c se trouve engagé dans le second logement 21, le premier doigt 7b se trouve par ailleurs dégagé du logement 20 du piston 5.

[0037] La bague périphérique 6 est alors solidaire du corps de vérin et le piston 5 et la tige 2 peuvent coulisser librement en sens inverse dans le corps de vérin 1, permettant ainsi au vérin d'être repositionné dans sa configuration initiale.

[0038] Un seul moyen de solidarisation 7 est décrit en relation avec les figures 3a à 3c mais on pourra disposer plusieurs de ces moyens (par exemple trois moyens 7 régulièrement répartis angulairement) dans la bague périphérique 6.

[0039] L'utilisation du vérin pour actionner en urgence une porte d'aéronef est donnée à titre illustratif et non limitatif. On pourra évidemment mettre en oeuvre l'invention dans un autre contexte nécessitant l'utilisation d'un vérin à action progressive et/ou temporisée.

Revendications

1. Vérin du type comportant un générateur pyrotechnique de gaz (4) et comprenant un corps de vérin (1) cylindrique, dans lequel coulisse une tige (2) solidaire d'un piston (5), ledit piston (5) délimitant une première chambre (A) et une deuxième chambre (B), vérin caractérisé en ce que le piston (5) comporte au moins un évent (11) permettant le passage calibré du gaz engendré par le générateur (4) entre les deux chambres (A,B).

2. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur pyrotechnique de gaz (4) est porté par le piston (5).

3. Vérin selon la revendication 2, caractérisé en ce que le piston (5) comporte des perçages (12) permettant le passage de gaz entre le générateur pyrotechnique de gaz (4) et la première chambre (A).

4. Vérin selon l'une des revendications 1 à 3, dont le piston (5) présente une première face (SA) en contact avec la première chambre (A) et une seconde face (SB) en contact avec la deuxième chambre (B), caractérisé en ce que la surface de la seconde face (SB) est supérieure à la surface de la première face (SA).

5. Vérin selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le piston (5) comporte à son extrémité une bague périphérique (6).

6. Vérin selon la revendication 5, caractérisé en ce que la bague périphérique (6) comporte des moyens de solidarisation amovibles (7) permettant de rendre la bague périphérique (6) solidaire du piston (5) et/ou du corps de vérin (1).

7. Vérin selon la revendication 6, caractérisé en ce que un moyen de solidarisation amovible (7) se présente sous la forme d'un piston de blocage (7a) pourvu de deux doigts (7b,7c) opposés, un premier doigt (7b) étant destiné à coopérer avec un logement (20) dans le piston (5) et un second doigt (7c), opposé au premier doigt (7b), étant destiné à coopérer avec au moins un logement (19;21) dans le corps de vérin (1), un ressort (24) assurant une poussée radiale du piston de blocage (7a) vers le corps de vérin (1).

8. Vérin selon la revendication 7, caractérisé en ce que le piston de blocage (7a) délimite deux enceintes (25,26), une première enceinte (25) étant reliée à la première chambre (A) et une seconde enceinte (26) étant reliée à la deuxième chambre (B).

9. Vérin selon la revendication 8, caractérisé en ce que le second logement (21) du corps de vérin (1) a une profondeur supérieure à celle du premier logement (19), la profondeur du second logement (21) étant choisie de telle sorte que, lorsque le second doigt (7c) se trouve engagé dans le second logement (21), le premier doigt (7b) se trouve dégagé du logement (20) du piston (5).

10. Vérin selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un ressort de compression (18) interposé entre un bouchon (9) du corps de vérin (1) et le piston (5).

11. Vérin selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (15) permettant l'évacuation des gaz vers l'extérieur du vérin.

Dessins