Dispositif de réglage en continu de la course du piston d'un vérin

Abstract

 La présente invention a pour objet un dispositif de réglage en continu de l'amplitude de la course d'un piston (2).
Les mouvements du piston (2) étant commandés par une tige (7), celle-ci comporte un prolongement ayant la forme d'un piston différentiel (22) mobile dans un cylindre (21 ledit piston différentiel (22) présentant une cavité interne (25) dans laquelle est disposée une deuxième tige (27) munie d'une came (34) dont les bords opposés peuvent découvrir et obturer cycliquement au moins deux orifices (35, 36) reliés à l'une et l'autre des deux chambres (23, 24) définies par le piston (22) dans le cylindre (21).
Application au réglage de la course d'un piston différentiel.

Description

[0001] La présente invention a pour objet un dispositif permettant un réglage continu de la course du piston d'un vérin, applicable notamment dans le cas d'un piston différentiel.

[0002] Il existe à l'heure actuelle plusieurs types de dispositifs permettant de modifier la longueur de la course d'un piston. Par exemple, le brevet américain n° 2 898 890 décrit un tel dispositif dans lequel de l'air comprimé peut être insufflé à chacune des extrémités du cylindre à l'intérieur duquel se déplace le piston. Plusieurs orifices d'évacuation, fermés par des soupapes, sont répartis le long de ce cylindre. L'ouverture de l'une de ces soupapes provoque une dépression d'un côté du piston et, grâce à un système approprié, l'air comprimé est envoyé de l'autre côté du piston. Celui-ci recule alors jusqu'au niveau de l'orifice sélectionné. On obtient ainsi un réglage grossier de la course du piston par le choix de l'orifice de sortie. Ce dispositif présente un certain nombre d'inconvénients : tout d'abord, il ne permet pas une variation continue de l'amplitude du déplacement du piston. De plus, l'installation est assez complexe, et donc coûteuse, car les orifices d'évacuation peuvent être assez nombreux et chacune des soupapes d'obturation est commandée par un solénoide.

[0003] La présente invention a justement pour objet d'éliminer ces inconvénients en proposant un dispositif simple et permettant de faire varier d'une manière continue la course du piston.

[0004] Selon la principale caractéristique du dispositif de réglage en continu de l'amplitude de la course d'un piston objet de l'invention, ce piston faisant partie d'un vérin comportant un organe de commande dont au moins une partie se présente sous la forme d'une tige, mobile en rotation et en translation et coopérant avec ledit piston, ladite tige comporte un prolongement ayant la forme d'un piston différentiel mobile en translation et en rotation à l'intérieur d'un cylindre et définissant dans celui-ci une chambre à grande section et une chambre à petite section, cette dernière étant en permanence en communication avec une source de fluide sous haute pression, ledit piston différentiel présentant une cavité interne dans laquelle est disposée une deuxième tige immobilisée en translation et pouvant être orientée angulairement, ladite deuxième tige étant munie d'une came comportant deux bords opposés pouvant découvrir et obturer cycliquement, au cours de la rotation du piston différentiel, au moins deux orifices respectivement reliés à l'une et à l'autre des deux chambres.

[0005] Selon une autre caractéristique de ce dispositif, la deuxième tige comporte une cavité qui permet, grâce à l'un desdits orifices, de mettre en communication la chambre à grande section avec une évacuation de fluide.

[0006] Enfin, suivant une dernière caractéristique de ce dispositif, ledit piston différentiel comprend une paroi extérieure sur laquelle sont creusées au moins deux rainures, les extrémités de l'une de ces rainures débouchant dans l'un desdits orifices et dans la chambre à grande section respectivement, les extrémités de l'autre rainure débouchant respectivement dans l'autre orifice et dans la chambre à petite section.

[0007] L'invention apparaîtra mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et nullement limitatif, d'un exemple de réalisation dans lequel le dispositif objet de l'invention est appliqué à un vérin d'actionnement à commande programmée comportant lui-même un piston différentiel commandé par une tige équipée d'une came.

[0008] Le principe de fonctionnement d'un tel vérin étant le même que celui du dispositif de réglage objet de l'invention, on décrira d'abord en détail le fonctionnement de ce vérin, puis on montrera comment la course du piston peut être modifiée grâce au dispositif selon l'invention.

[0009] Cette description sera faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :

- la figure 1 est une coupe axiale schématique du vérin hydraulique d'actionnement à commande programmée,

- les figures 2 et 3 reproduisent partiellement la figure 1 à deux positions différentes du piston mobile,

- la figure 4 est une vue en perspective de la came portée par la tige de commande du vérin suivant les figures 1 à 3, et

- la figure 5 représente un tel vérin associé à un dispositif de réglage conforme à l'invention.

[0010] Le vérin représenté sur les figures 1 à 3 comprend un corps cylindrique tubulaire 1 dans l'alésage axial duquel est monté à coulissement un piston 2 qui définit ainsi deux chambres opposées respectivement référencées 3 et 4. Ce piston 2 est lui-même prévu sous forme tubulaire, le logement axial 5 ainsi déterminé se prolongeant partiellement à l'intérieur de l'organe moteur 6 manoeuvré par ledit piston. A l'intérieur du logement borgne 5 précité est engagé un arbre ou tige 7 à plus petit diamètre, creusé d'un canal axial 8 dont une extrémité débouche dans la partie borgne du logement 5 tandis que l'extrémité opposée est reliée par des perçages radiaux à deux lumières d'évacuation 10 qui communiquent elles-mêmes avec la basse pression de l'installation hydraulique.

[0011] L'organe moteur 6 présentant un diamètre supérieur à celui de l'arbre 7, le piston 2 peut être qualifié de "différentiel". Bien que les deux chambres soient établies au même diamètre, la chambre 3 sera ci-après dite "à petite section" tandis que la chambre 4 sera "à grande section". On notera que la chambre à petite section 3 est en permanence reliée à une source de fluide sous haute pression grâce à deux lumières radiales opposées 11. Par ailleurs, l'arbre 7 se prolonge au-delà des lumières d'évacuation 10 pour sortir axialement du cylindre 1 du vérin et recevoir l'entraînement d'un moteur 12 associé à une transmission appropriée 13.

[0012] La partie de cet arbre 7 qui se trouve engagée dans le logement 5 est solidaire, par usinage ou par fixation, d'une came 14 dont la figure 4 fait bien voir le profil ; dans l'exemple considéré, il s'agit d'un profil sinusoïdal double qui s'étend symétriquement en deux parties autour du cylindre formé par ledit arbre. Cette came 14 s'oppose à la communication de la chambre à grande section 4 avec le canal d'évacuation 8, et ses deux bords opposés sont destinés à former des obturateurs pour deux paires d'orifices radiaux 15 et 16, percés dans l'épaisseur du piston 2 ; chacun des orifices 15 est relié par une rainure périphérique 17 à la chambre à grande section 4, tandis que des rainures semblables 18 assurent la communication des orifices 16 avec la chambre à petite section 3, étant entendu que ces deux paires de rainures 17 et 18 sont profilées pour ne pas s'intersecter.

[0013] Le fonctionnement de ce vérin découle des explications qui précèdent et se comprend aisément.

[0014] En figure 1, on a supposé que le moteur 12 associé à l'arbre 7 était à l'arrêt et que la came 14 se trouvait à une orientation telle que les quatre orifices 15 et 16 étaient recouverts par les bords de ladite came et étaient de ce fait obturés. Le fluide sous haute pression qui, dans cet exemple, est un liquide hydraulique, pénètre bien dans la chambre à petite section 3 et tend à repousser le piston 2 vers le bas, mais comme la chambre opposée 4 est séparée par la came 14 des lumières d'évacuation 10, ledit piston reste immobile.

[0015] Si au contraire, comme montré en figure 2, le moteur 12 est mis en marche et entraîne l'arbre 7 et la came 14 dans le sens dextrogyre, le bord ou lèvre inférieure de ladite came va découvrir les deux orifices 16 ; le liquide hydraulique peut ainsi passer de la chambre 3 à la chambre 4 à travers les orifices précités et les rainures 18. La chambre 4 présentant une section utile plus grande, le piston 2 se déplace vers le haut. Bien entendu, ce déplacement axial du piston tend à ramener les orifices 16 en deçà du bord inférieur de la came 14, mais comme celle-ci est entraînée en rotation, lesdits orifices restent découverts aussi longtemps que cette came n'aura pas effectué une rotation de 90°.

[0016] A ce moment et comme illustré en figure 3, les orifices 16 se trouvent obturés par le bord inférieur de la came 14, tandis que le bord supérieur de cette dernière découvre les deux orifices 15. La chambre 4 est ainsi mise en communication avec la basse pression à travers les rainures 17, les orifices 15, le canal 8 et les lumières 10, alors que la haute pression s'exerce sur la face supérieure du piston qui, en conséquence, se i déplace vers le bas. Ce déplacement du piston 2 et de l'organe 6 vers le bas va se poursuivre pendant un temps correspondant à une rotation de 90° de l'arbre 7, si bien que les choses vont se retrouver à la position de la figure 1 et qu'un nouveau cycle de fonctionnement i pourra alors survenir.

[0017] Il y a bien entendu lieu de prévoir des organes d'étanchéité propres à éviter toute communication parasite entre les chambres du cylindre et les orifices du piston 2 lors du coulissement de celui-ci. De la même manière, il est indispensable d'associer à ce piston des moyens d'immobilisation angulaire au cours de son déplacement alternatif. Moyennant ces précautions, on obtient un fonctionnement parfait du vérin dont l'organe 6 est asservi à suivre une loi de mouvement bien déterminée, laquelle est fonction du profil de la came tournante 14.

[0018] La figure 5 montre comment un tel vérin peut être associé à un dispositif de réglage selon l'invention.

[0019] Sur cette figure, on retrouve le cylindre 1 avec ses lumières radiales 10 et 11 pour sa liaison avec l'installation hydraulique, le piston différentiel 2 percé d'orifices radiaux 15-16 et creusé de rainures de communication 17-18, et la came tournante 14 qui est portée par l'arbre 7 monté à rotation dans l'alésage axial borgne 5 dudit piston. Toutefois, l'arbre 7 qui porte la came 14 est ici solidaire d'une pièce 40 qui se prolonge axialement vers le bas pour former le piston 22 d'un second vérin hydraulique à commande programmée.

[0020] Le piston 22 est semblable au piston 2 ; il est monté à coulissement dans un cylindre 21 pourvu de lumières 31 et 30 respectivement raccordées à la haute et à la basse pressions de l'installation générale. Le piston 22 est un piston différentiel qui délimite dans le cylindre 21 une chambre 23 à petite section et une chambre 24 à grande section. Dans le logement borgne 25 du piston 22 est engagée une came 34 portée par une deuxième tige 27 qui n'est pas animée d'un mouvement de rotation : cet arbre 27 dépasse au-delà de la face transversale libre du cylindre 21 pour être équipé d'un organe permettant le réglage de son orientation, lequel organe a été schématisé sous la forme d'un levier 19. On retrouve également sur le piston 22 des orifices 35, 36 et des rainures 37, 38 qui jouent le même rôle que les orifices 15, 16 et les rainures 17, 18 du piston 2.

[0021] Bien entendu, le prolongement 40 de la tige 7 doit être entraîné en rotation par le moteur 12 sans que cet entraînement puisse s'opposer à son déplacement axial sous l'effet du piston 22. La transmission interposée entre le moteur 12 et la pièce 40 est donc formée par deux pignons ou roues dentées 41 à denture droite.

[0022] Le fonctionnement de l'ensemble représenté en figure 5 se conçoit sans peine. Le vérin supérieur travaille identiquement et dans les mêmes conditions qu'en figures 1 à 3, de telle sorte que l'organe 6 se déplace alternativement vers le haut et vers le bas en fonction du programme imparti par la came tournante 14. Pour le vérin inférieur, la rotation du piston 22 se substitue en quelque sorte à celle de la came et de ce fait ledit piston 22 coulisse axialement ; le levier 19 permet, par modification de la position angulaire de la came 34 dans le piston 22, de régler, non pas l'amplitude de la course de ce dernier, mais le moment précis où cette course intervient. On conçoit dans ces conditions que, suivant le déphasage des deux vérins de l'ensemble représenté en figure 5, on peut obtenir que la course de l'un s'ajoute à la course de l'autre ou s'en retranche, si bien que l'utilisateur est finalement en mesure de régler de façon exacte l'amplitude du déplacement de l'organe 6 porté par le piston 2.

[0023] Comme on l'a indiqué plus haut, l'agencement du dispositif suivant la figure 5 a été représenté de manière très schématique et l'on doit notamment prévoir des joints, garnitures ou autres moyens propres à assurer l'étanchéité du coulissement des pistons 2 et 22.

[0024] Il est bien entendu que l'invention ne se limite pas au seul exemple qui vient d'être décrit, mais qu'on peut envisager des variantes sans sortir pour autant du cadre de l'invention,notamment remplacer cer-tains détails d'exécution par tous autres équivalents. Enfin, si on a décrit une application particulière dans laquelle le dispositif objet de l'invention est associé à un piston différentiel, celui-ci peut s'appliquer à n'importe quel type de vérin dont le piston est muni d'un organe de commande.

Revendications

1. Dispositif de réglage en continu de l'am - plitude de la course du piston (2) d'un vérin, ce dernier comportant un organe de commande dont au moins une partie se présente sous la forme d'une tige (7), mobile en rotation et en translation et coopérant avec ledit piston (2), caractérisé en ce que ladite tige (7) comporte un prolongement ayant la forme d'un piston différentiel (22) mobile en translation et en rotation à l'intérieur d'un cylindre (21) et définissant dans celui-ci une chambre à grande section (24) et une chambre à petite section (23), cette dernière étant en permanence en communication avec une source de fluide sous haute pression, ledit piston différentiel (22) présentant une cavité interne (25) dans laquelle est disposée une deuxième tige (27) immobilisée en translation et pouvant être orientée angulairement, ladite deuxième tige (27) étant munie d'une came (34), comportant deux bords opposés pouvant découvrir et obturer cycliquement, au cours de la rotation du piston différentiel (22), au moins deux orifices (35, 36) respectivement reliés à l'une et à l'autre des deux chambres (24, 23).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième tige (27) comporte une cavité (28) qui permet, grâce à l'un (36) desdits orifices, de mettre en communication la chambre à grande section (24) avec une évacuation de fluide (30).

3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit piston différentiel (22) comprend une paroi extérieure sur laquelle sont creusées au moins deux rainures (37, 38), les extrémités de l'une (37) de ces rainures débouchant dans l'un (35) desdits orifices et dans la chambre à grande section (24) respectivement, les extrémités de l'autre rainure (38) débouchant respectivement dans l'autre orifice (36) et dans la chambre à petite section (23).

Dessins