[0001] La présente invention concerne un vérin, de préférence double effet, à amortisseur
de fin de course.
[0002] De nombreux vérins, en particulier hydrauliques, sont équipés aujourd'hui d'un dispositif
qui permet de freiner la vitesse de déplacement du piston du vérin à, ou au voisinage
de, sa position de fin de course et ce jusqu'à sa position de fin de course. De tels
amortisseurs de fin de course équipent des vérins du type comprenant un corps de vérin
logeant un piston d'actionnement d'une tige de vérin. Le corps de vérin est muni d'au
moins un conduit d'évacuation de fluide. Ce conduit d'évacuation de fluide est généralement
disposé dans une tête de vérin obturant l'une des chambres, dite chambre de pression
ou grande chambre du corps de vérin. La tête de vérin est généralement équipée d'un
gicleur déposé en sortie du conduit d'évacuation de fluide. Ce gicleur est généralement
vissé à l'extrémité du conduit d'évacuation de fluide débouchant dans la chambre de
pression. Le corps de piston est quant à lui équipé d'un logement destiné à venir
coiffer le gicleur au fur et à mesure du déplacement du piston en direction de la
tête de vérin. Lorsque le gicleur est logé au moins partiellement dans le logement
du piston, l'évacuation de fluide s'opère à travers le corps du gicleur après écoulement
du fluide à l'intérieur d'un passage délimité entre le corps du piston et le corps
du gicleur.
[0003] Une telle solution pose différents problèmes. Tout d'abord, dès qu'un défaut d'alignement
survient entre le piston et le corps du vérin, le logement du piston ne vient plus
coiffer le gicleur de manière telle que le gicleur est centré à l'intérieur dudit
logement et un risque de coincement du piston survient. En outre, lors de l'alimentation
en fluide de la chambre de pression qui s'opère par le conduit d'évacuation, le fluide
doit obligatoirement passer par le corps du gicleur puis par le passage qui s'étend
entre corps et logement. Du fait du faible niveau d'alimentation en fluide qui en
résulte, on constate des problèmes de cavitation. De ce fait, cette solution a jusqu'à
présent été abandonnée.
[0004] Il est également connu un vérin incorporant un amortisseur de fin de course réalisé
sous forme d'un obturateur équipant le piston du vérin. Cet obturateur s'applique
au voisinage de la fin de course du vérin contre un siège débouchant dans un premier
conduit d'évacuation de fluide. Cet obturateur est monté coulissant dans le corps
de piston avec interposition d'un ressort de compression autorisant la course totale
du piston dans le corps du vérin. A l'état obturé, la vidange de la chambre de pression
s'effectue par l'intermédiaire d'un second conduit d'évacuation calibré de manière
à freiner la vitesse de déplacement du piston jusqu'à sa position de fin de course.
Ce second conduit est ménagé en parallèle du premier conduit d'évacuation de fluide
au niveau de la tête de vérin et débouche dans la chambre de pression. Cette solution
présente divers inconvénients. On peut constater tout d'abord des colmatages du second
conduit d'évacuation de fluide en raison des faibles dimensions de ce conduit. Cette
solution est décrite dans le brevet DE-A-2.254.495. Dans la figure 4 de ce document,
ce second conduit est supprimé. Dans ce cas, l'obturateur, qui est monté coulissant
à l'intérieur de la tige de vérin, et est guidé en déplacement par l'intermédiaire
d'une lumière oblongue et d'un axe, est pourvu, au niveau de sa tête, d'un alésage
axial et d'un alésage radial qui permettent une vidange de la chambre de pression
en position de fin de course de l'obturateur. Aucun amortissement progressif de la
course de fin de course n'est prévu.
[0005] Le document US 4 706 781 décrit un vérin double effet comportant un corps de vérin
1 logeant un piston 5 d'actionnement d'une tige 7. Ce corps de vérin est muni d'un
conduit 3 d'alimentation et d'évacuation du fluide (aux figures). Le conduit est disposé
dans la tête du vérin 2 obturant l'une des chambres, dite chambre de pression 4A.
Le piston est équipé coté tête de vérin, d'un obturateur. Le corps de l'obturateur
est creux. Ainsi, l'obturateur comporte un canal 10, canal mettant en communication
la chambre de pression du piston et le canal d'évacuation. De plus, l'obturateur comporte
des orifices 14 (figures 2) placés radiaux à l'obturateur dont le diamètre augmente
de la tête du vérin vers la tige du vérin. Le fluide est ainsi transmis de la chambre
de pression à la tête de vérin via ses orifices et le canal.
[0006] La réalisation d'orifices radiaux de diamètre progressif de l'extrémité libre de
l'obturateur vers son extrémité d'appui à l'intérieur d'un logement ménagé dans le
piston de vérin autorise un amortissement progressif de la course du vérin par variation
du débit de fuite. Toutefois, la solution retenue pour l'obtention d'un tel amortissement
progressif est une solution complexe à mettre en oeuvre qui fragilise l'obturateur
en raison de la multiplication des orifices. En outre, pour les orifices de diamètre
le plus faible, un risque de colmatage ne peut être exclu.
[0007] Un but de la présente invention est donc de proposer un vérin avec amortisseur de
fin de course du type précité dont la conception permet une facilité de réglage de
la vitesse de déplacement du piston au voisinage de sa position de fin de course et
un amortissement progressif de la fin de course du vérin, sans avoir à changer les
pièces du vérin.
[0008] Un autre but de la présente invention est de proposer un vérin à amortisseur de fin
de course intégré dont la conception permet de limiter, voire de supprimer les risques
de coincement du piston lors du déplacement en va-et-vient de ce dernier sans augmenter
l'encombrement de l'ensemble.
[0009] Un autre but de la présente invention est de proposer un vérin à amortisseur de fin
de course intégré dont la conception permet de supprimer les risques de colmatage
ou de bouchage du conduit d'évacuation de fluide tout en supprimant les problèmes
de cavitation lors de l'alimentation en fluide de la chambre de pression.
[0010] A cet effet, l'invention a pour objet un vérin, du type comprenant un corps de vérin
logeant un piston d'actionnement d'une tige de vérin, ce corps de vérin étant muni
d'au moins un conduit d'alimentation et d'au moins un conduit d'évacuation de fluide,
ledit conduit d'évacuation de fluide étant disposé dans une tête de vérin obturant
l'une des chambres, dite chambre de pression, du corps de vérin, le piston du vérin
étant équipé, côté tête de vérin, d'un obturateur s'appliquant, au voisinage de la
fin de course du vérin, contre un siège débouchant dans le conduit d'évacuation de
fluide, cet obturateur étant monté coulissant dans un logement du corps du piston
avec interposition d'un ressort de compression autorisant la course totale dudit piston
dans le corps de vérin et le passage du fluide dans un passage calibré freinant la
vitesse de déplacement du piston jusqu'à sa position de fin de course, caractérisé
en ce que le corps de l'obturateur est un corps creux délimitant un canal, ce corps
creux présentant une génératrice conique de manière à créer un passage à ouverture
variable entre le corps de l'obturateur et son logement dans le piston, ledit passage
communiquant avec le canal pour mettre en communication la chambre de pression du
piston avec le conduit d'évacuation de la tête de vérin, à l'état appliqué de l'obturateur
sur son siège, de manière à limiter la vitesse de déplacement du piston, en particulier
au voisinage de sa fin de course.
[0011] Grâce au fait que l'obturateur est embarqué sur le corps de piston et que cet obturateur
est réalisé sous forme d'un corps creux apte à délimiter un canal qui coopère à la
délimitation du passage calibré à ouverture réglable, mettant en communication, la
chambre de pression du piston avec le conduit d'évacuation de la tête de vérin, à
l'état appliqué de l'obturateur sur son siège, il devient aisé de réduire, de manière
réglable, la vitesse de déplacement du piston, en particulier au voisinage de sa fin
de course sans accroître l'encombrement de l'ensemble, la conception de l'obturateur
permettant un changement aisé de ce dernier pour permettre un ajustement de la vitesse
de déplacement du piston en fonction des souhaits de l'utilisateur. La réalisation
du corps de l'obturateur sous forme d'un corps à génératrice conique permet l'obtention,
à faible coût, d'un amortissement progressif de la fin de course du vérin. On obtient
ainsi une action de freinage qui s'accroît au fur et à mesure que le piston approche
de sa position de fin de course.
[0012] 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 partielle en coupe d'un vérin conforme à l'invention
au cours de la rétraction de la tige de vérin en position non appliquée de l'obturateur
contre un siège débouchant dans le conduit d'évacuation de fluide ;
la figure 2 représente une vue partielle en coupe d'un vérin, conforme à l'invention,
en position d'application de l'obturateur, au voisinage de la fin de course du vérin,
contre un siège débouchant dans le conduit d'évacuation du fluide ;
la figure 3 représente une vue partielle en coupe d'un vérin conforme à l'invention
en position de fin de course du vérin, à l'état appliqué de l'obturateur sur son siège
;
la figure 4 représente une vue partielle en coupe du vérin, dans une position voisine
de sa position de fin de course, lors du début de l'alimentation en fluide de la chambre
de pression pour permettre la sortie de la tige du vérin et
la figure 5 représente une vue partielle en coupe du vérin conforme à l'invention.
[0013] Comme mentionné ci-dessus, le vérin 1, objet de l'invention, comprend un corps 2
de vérin logeant un piston 3 d'actionnement d'une tige 4 de vérin. Ce corps 2 de vérin
est muni d'au moins un conduit 5 d'alimentation et d'au moins un conduit 6 d'évacuation
de fluide. Dans les exemples représentés, le conduit 6 d'évacuation de fluide est
disposé dans une tête 9 de vérin obturant l'une des chambres 7, 8, dite chambre 8
de pression, du corps 2 de vérin. Cette chambre 8 de pression peut encore être appelée
chambre de poussée du piston du vérin. L'alimentation en fluide de cette chambre 8
commande la sortie de la tige du vérin. A l'inverse, la vidange de cette chambre provoque
une rentrée de la tige du vérin. Pour les vérins double effet, le piston permet de
délimiter deux chambres, appelées respectivement grande et petite chambres, chaque
chambre étant munie d'un conduit d'alimentation en fluide et d'une conduite d'évacuation
de fluide. On peut également imaginer une solution dans laquelle le vérin serait un
vérin simple effet, la chambre de pression étant apte à être alimentée et à être vidangée
en fluide, un ressort étant positionné dans l'autre chambre, ce ressort tendant à
rappeler le piston dans une position de fin de course correspondant à une position
de rétraction de la tige 4 de vérin. Il est également possible d'imaginer une solution
exempte de ressort, la rétraction de la tige étant obtenue par le poids de la charge,
dans le cas notamment d'un vérin de levage.
[0014] Le piston 3 du vérin est quant à lui équipé, côté tête 9 de vérin, d'un obturateur
10 s'appliquant, au voisinage de la fin de course du vérin 1, contre un siège 11 débouchant
dans le conduit 6 d'évacuation de fluide. Cet obturateur 10 est monté coulissant dans
le corps du piston 3 et en particulier dans le corps de la tige du vérin lorsque la
tige traverse le piston 3 et constitue une partie du piston 3. Dans les exemples représentés,
l'obturateur 10 est monté coulissant dans un logement 13 du corps du piston 3. Cet
obturateur 10 est chargé par ressort 12 et est positionné axialement à l'intérieur
du corps de vérin pour être en disposition axiale avec la tige 4 de vérin. Le ressort
12 se comprime à l'intérieur du logement 13 ménagé dans le corps de piston, au fur
et à mesure du déplacement du piston 3 en direction de sa position de fin de course,
à l'état appliqué de l'obturateur contre le siège du conduit 6 d'évacuation de fluide.
A l'état appliqué de l'obturateur contre le siège 11 du conduit 6 d'évacuation de
fluide, lors du déplacement du piston 3 jusqu'à sa position de fin de course correspondant
à sa position d'application contre la tête 9 de vérin, le fluide ne peut plus s'écouler
directement de la chambre 8 de pression vers le conduit 6 d'évacuation de fluide.
Il emprunte alors un passage 19 calibré qui s'étend entre le corps de l'obturateur
10 et son logement 13 dans le piston avant de pénétrer à l'intérieur du corps de l'obturateur
10, dont une partie est constituée par un canal 14 délimité par le corps de l'obturateur
10. Le corps de l'obturateur se présente en effet sous forme d'un corps creux qui
délimite le canal 14. Ce canal 14 permet ainsi, en coopération avec le passage 19,
la mise en communication de la chambre 8 de pression du piston 3 avec le conduit 6
d'évacuation de la tête 9 de vérin à l'état appliqué de l'obturateur 10 sur son siège
11. Pour atteindre ce canal 14, le fluide emprunte un passage 19 ménagé entre le corps
de l'obturateur et son logement dans le piston.
[0015] Ce passage 19 délimite une ouverture variable entre le corps de l'obturateur et le
logement 13 du vérin recevant à coulissement ledit obturateur. Cette ouverture variable
est obtenue grâce au fait que le corps de l'obturateur affecte une forme générale
conique, en l'occurrence tronconique, la grande base du cône étant formée par l'extrémité
libre de l'obturateur tandis que la petite base du tronc de cône ou le sommet du cône
est fermée par l'extrémité d'appui de l'obturateur à l'intérieur du logement 13 ménagé
dans le piston du vérin. L'ouverture du passage 19 tend ainsi à se réduire au fur
et à mesure de l'introduction de l'obturateur dans son logement générant un amortissement
progressif de la fin de course du vérin. On obtient ainsi une action de freinage qui
s'accroît au fur et à mesure que le piston approche de sa position de fin de course.
Comme cette limitation de la vitesse s'opère au voisinage de la fin de course du piston,
on évite ainsi tout endommagement du piston qui viendrait, en l'absence d'amortisseur,
heurter brutalement la face de la tête 9 du vérin disposée en regard de la face de
poussée du piston. Un tel amortissement progressif peut être obtenu sans fragiliser
le corps de l'obturateur ou rendre plus difficile sa fabrication. Le passage 19, tel
que décrit ci-dessus, constitue une section de passage calibrée et permet donc l'amenée
du fluide depuis la chambre 8 jusque dans le canal 14. Le canal 14 communique avec
le conduit 6 d'évacuation de fluide et permet, par évacuation du fluide, la vidange
de la chambre 8. Le canal 14 est de dimension inférieure, en particulier de section
de passage inférieure au conduit 6 d'évacuation du fluide.
[0016] Dans les exemples représentés, ce canal 14 de l'obturateur est constitué par un ajutage
14a axial traversant et des ajutages 14b radiaux du corps de l'obturateur 10.
[0017] Pour éviter les phénomènes de cavitation, on constate que le conduit 6 d'évacuation
de fluide de la chambre 8 de pression, ménagé dans la tête 9 de vérin, constitue en
outre le conduit 5 d'alimentation en fluide de ladite chambre 8 de pression. Ainsi,
lorsque la chambre 8 de pression du vérin est réalimentée en fluide, comme l'illustre
la figure 4, la partie de l'obturateur, destinée à s'appliquer sur le siège 11 du
conduit 6 d'évacuation, s'écarte de ce dernier sous l'effet de la pression et autorise
ainsi directement le passage du fluide du conduit 5 dans la chambre 8 de pression,
sans passage par l'obturateur 10, pour entraîner le piston dans une direction correspondant
à la sortie de la tige du vérin. Ainsi, aucun phénomène de cavitation n'est constaté.
[0018] Pour supprimer les risques de coincement lors des manoeuvres de va-et-vient du piston
3, l'obturateur 10 télescopique est monté flottant à l'intérieur de son logement 13
dans le corps du piston 3. Ce montage flottant permet d'une part de délimiter le passage
19 calibré communiquant avec le canal 14 et autorisant le freinage de la vitesse de
déplacement du piston, d'autre part de rectifier les défauts d'alignement qui pourraient
s'exercer entre l'obturateur 10 et le corps de piston 3. Dans l'exemple représenté,
le montage flottant de l'obturateur 10 dans son logement 13 est réalisé par une bague
15 montée avec jeux radial et axial dans le logement 13 du piston 3. Cette bague 15
est retenue axialement dans ledit logement 13 du piston 3 par un jonc 16.
[0019] Dans un mode de réalisation plus détaillé de l'invention, le corps de l'obturateur
10 est muni, à l'une de ses extrémités, d'une excroissance 17 radiale destinée à constituer
le siège d'application du ressort 12 de compression. Cette excroissance 17 forme,
par appui sur l'une des faces de la bague 15, une butée de fin de course de l'obturateur
10 marquant la position extrême de sortie de son logement 13 dudit obturateur 10.
La bague 15 est quant à elle logée à l'intérieur d'une portion 18 épaulée du piston
3 de vérin formant siège de ladite bague 15. Une gorge 21 est ménagée dans cette portion
18 épaulée pour le logement du jonc 16. Cette bague peut être munie en outre d'un
détrompeur empêchant son montage à l'envers. Le corps de l'obturateur 10 avec sa génératrice
conique ménage, à l'intérieur du logement 13 du piston, en présence de ladite bague
15, un passage 19 à ouverture variable entre le corps d'obturateur 10 et la bague
15 de guidage. La partie de l'obturateur 10, destinée à s'appliquer sur le siège 11
du conduit 6 d'évacuation de fluide, se présente quant à elle sous forme d'une excroissance
20 d'allure sphérique pour s'appliquer à contact étanche contre une arête ménagée
dans le siège 11 du conduit 6 d'évacuation. A nouveau, cette configuration de la partie
de l'obturateur 10 destinée à s'appliquer sur le siège 11 du conduit 6 d'évacuation
permet de garantir une étanchéité de l'ensemble, y compris lors de défaut d'alignement
entre obturateur et corps de piston. Cette excroissance 20 donne à l'obturateur une
forme générale de champignon dont la tige constituerait le corps du champignon et
l'excroissance 20, la tête du champignon.
[0020] Le fonctionnement d'un tel vérin est le suivant. Lorsque la chambre 8 de pression
du vérin est remplie de fluide, la tige de vérin est sortie. Pour permettre la rentrée
de cette tige, la vidange de la chambre est commandée. A cet effet, le conduit 6 d'évacuation
de fluide de la chambre 8 de pression est ouvert ou placé à l'échappement. L'ensemble
tige/piston peut alors se déplacer en direction de la tête 9 de vérin obturant ladite
chambre 8. Cet ensemble se déplace jusqu'à ce que la tête de l'obturateur 10 vienne
s'appliquer contre le siège du conduit 6 d'évacuation de fluide. Le fluide est alors
contraint de circuler depuis la chambre 8 de pression entre la bague et le corps de
l'obturateur à travers le passage 19 calibré à ouverture variable pour atteindre les
ajutages radiaux 14b puis l'ajutage axial 14a ménagés dans le corps de l'obturateur
10 et disposés dans le prolongement du conduit 6 d'évacuation de fluide. Les ajutages
14a et 14b sont calibrés pour créer un débit de fuite. Le fluide s'écoule ensuite
à travers le conduit 6 d'évacuation de fluide autorisant un déplacement du piston
au fur et à mesure de la vidange de la chambre. En position de fin de course du piston,
dans laquelle ce dernier est appliqué contre la tête 9 du vérin, le corps de l'obturateur
est logé pour l'essentiel à l'intérieur du logement 13 ménagé dans le corps de piston
et le ressort est comprimé.
[0021] Lorsque l'on souhaite, à l'inverse, commander un mouvement de sortie de la tige de
vérin, on alimente le conduit 6 d'évacuation de fluide qui devient alors un conduit
5 d'alimentation de fluide de la chambre 8 de pression. Cette alimentation provoque
automatiquement un décollement de la tête de l'obturateur 10 du siège 11 équipant
la sortie de conduit 6 d'évacuation de fluide. Le fluide s'écoule alors directement
du conduit 5 d'alimentation de fluide vers la chambre 8 de pression pour provoquer
un déplacement du piston dans le sens d'une sortie de la tige de vérin.
[0022] Lorsqu'un nouveau réglage de la vitesse de déplacement du piston au voisinage de
sa position de fin de course est souhaité, il suffit de remplacer l'obturateur équipant
le piston par un nouvel obturateur dont les dimensions extérieures ont été modifiées
en fonction du souhait de l'utilisateur. Il devient ainsi extrêmement aisé de procéder
au réglage de la vitesse de déplacement du piston au voisinage de sa position de fin
de course. En outre, comme l'obturateur est monté flottant à l'intérieur de son logement,
les risques d'endommagement d'un tel obturateur sont réduits.
1. Vérin (1), du type comprenant un corps (2) de vérin logeant un piston (3) d'actionnement
d'une tige (4) de vérin, ce corps (2) de vérin étant muni d'au moins un conduit (5)
d'alimentation et d'au moins un conduit (6) d'évacuation de fluide, ledit conduit
(6) d'évacuation de fluide étant disposé dans une tête (9) de vérin obturant l'une
(8) des chambres (7, 8), dite chambre (8) de pression, du corps (2) de vérin, le piston
(3) du vérin étant équipé, côté tête (9) de vérin, d'un obturateur (10) s'appliquant,
au voisinage de la fin de course du vérin (1), contre un siège (11) débouchant dans
le conduit (6) d'évacuation de fluide, cet obturateur (10) étant monté coulissant
dans un logement (13) du corps du piston (3) avec interposition d'un ressort (12)
de compression autorisant la course totale dudit piston (3) dans le corps (2) de vérin
et le passage du fluide dans un passage calibré freinant la vitesse de déplacement
du piston (3) jusqu'à sa position de fin de course,
caractérisé en ce que le corps de l'obturateur (10) est un corps creux délimitant un canal (14), ce corps
creux présentant une génératrice conique de manière à créer un passage (19) à ouverture
variable entre le corps de l'obturateur et son logement (13) dans le piston, ledit
passage (19) communiquant avec le canal (14) pour mettre en communication la chambre
(8) de pression du piston (3) avec le conduit (6) d'évacuation de la tête (9) de vérin,
à l'état appliqué de l'obturateur (10) sur son siège (11), de manière à limiter la
vitesse de déplacement du piston (3), en particulier au voisinage de sa fin de course.
2. Vérin (1) selon la revendication 1,
caractérisé en ce que le canal (14) est constitué par un ajutage (14a) axial traversant et des ajutages
(14b) radiaux du corps de l'obturateur (10).
3. Vérin (1) selon l'une des revendications 1 et 2,
caractérisé en ce que l'obturateur (10) télescopique est monté flottant à l'intérieur de son logement (13)
dans le corps du piston (3) pour délimiter un passage (19) calibré communiquant avec
le canal (14) de l'obturateur, ce montage flottant permettant de rectifier les défauts
d'alignement qui pourraient s'exercer entre obturateur (10) et corps de piston (3)
et ainsi supprimer les risques de coincement lors des manoeuvres de va-et-vient du
piston (3).
4. Vérin (1) selon la revendication 3,
caractérisé en ce que le montage flottant de l'obturateur (10) dans son logement (13) est réalisé par une
bague (15) montée avec jeux radial et axial dans le logement (13), cette bague (15)
étant retenue axialement dans ledit logement (13) par un jonc (16).
5. Vérin (1) selon la revendication 4,
caractérisé en ce que le corps de l'obturateur (10) est muni, à l'une de ses extrémités, d'une excroissance
(17) radiale destinée à constituer le siège d'application du ressort (12), cette excroissance
(17) formant, par appui sur l'une des faces de la bague (15), une butée de fin de
course de l'obturateur (10) marquant la position extrême de sortie de son logement
(13) dudit obturateur (10).
6. Vérin (1) selon l'une des revendications 4 et 5,
caractérisé en ce que la bague (15) est logée à l'intérieur d'une portion (18) épaulée du piston (3) de
vérin formant siège de ladite bague (15), une gorge (21) étant ménagée dans cette
portion (18) épaulée pour le logement du jonc (16).
7. Vérin (1) selon l'une des revendications 4 à 6,
caractérisé en ce que le corps de l'obturateur (10) présente une génératrice conique de manière à créer
un passage (19) à ouverture variable entre le corps d'obturateur (10) et la bague
(15) de guidage.
8. Vérin (1) selon l'une des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce que la partie de l'obturateur (10), destinée à s'appliquer sur le siège (11) du conduit
(6) d'évacuation de fluide, se présente sous forme d'une excroissance (20) d'allure
sphérique pour s'appliquer à contact étanche contre une arête ménagée dans le siège
(11) du conduit (6) d'évacuation.
9. Vérin selon l'une des revendications 1 à 8,
caractérisé en ce que le conduit (6) d'évacuation de fluide de la chambre (8) de pression, ménagé dans
la tête (9) de vérin, constitue en outre le conduit (5) d'alimentation en fluide de
ladite chambre (8) de pression.