BE848471A - Mecanismes de commande rotatifs a pression de fluide, - Google Patents

Description

  la Société : NORBRO PNEUMATICS LIMITED, Burrell Road,

  
Haywards Heath, Sussex, RH16 1TN (Grande-Bretagne). 

  
La présente invention concerne des mécanismes de commande rotatifs à pression de fluide.

  
Depuis de nombreuses années, on connaît un type de mécanisme de commande rotatif à pression de fluide comprenant un cylindre auquel sont associés deux pistons qui sont chacun solidaires d'une crémaillère, les deux crémaillères venant s'engager sur un pignon s'étendant en travers du cylindre à mi-longueur de ce dernier. Lorsque les pistons se déplacent simultanément vers ou à l'écart l'un de l'autre sous l'influence d'un fluide sous une pression supérieure à la pression atmosphérique, le pignon est déplacé angulairement sur son axe de rotation par les crémaillères. Les pistons ne sont pas guidés sur ou supportés par des tiges au cours de leurs mouvements de va-et-vient. Un couple égal est ainsi produit dans chaque direction du mouvement angulaire du pignon.

   Un mécanisme de commande de ce type a été décrit et illustré dans "Machine Design, Fluid Power" du 19 septembre 1968, pour ne citer qu'un exemple.

  
Le mécanisme de commande du type décrit dans le paragraphe précédent sera appelé ci-après "mécanisme de commande rotatif du type décrit".

  
Un mécanisme de commande rotatif du type décrit (comme défini ci-dessus) présente un défaut inhérent du fait que, dans

  
le cas de chaque piston et de la crémaillère qui lui est solidaire, l'extrémité du piston dans laquelle est formée cette crémaillère, a tendance à rayer la paroi du cylindre au cours du fonctionnement du mécanisme de commande. Comme on le sait très bien, ce défaut est dû au fait que les dents de la crémaillère de chaque piston ont tendance à glisser sur les dents du pignon dans lesquelles elles viennent s'engrener, étant donné que l'arbre dans lequel les dents du pignon sont taillées ou auquel le ou les pignon(s) denté(s) est ou sont fixé(s), ne peut que tourner ou se déplacer angulairement, tandis que le piston ne peut qu'effectuer des mouve-ments rectilignes. Comme on le sait, la force de séparation par laquelle les dents de la crémaillère glissent sur les dents du pignon, est plus importante lorsque les pistons se déplacent l'un

  
vers l'autre que lorsqu'ils s'éloignent l'un de l'autre et, évidemment, en rayant la paroi du cylindre, le piston est lui-même rayé.

  
Evidemment, une partie de l'énergie disponible est ainsi perdue pour vaincre la friction exercée lorsque l'extrémité de chaque piston portant la crémaillère, vient frotter contre la paroi du cylindre. De plus, si le rayage de la paroi du cylindre devient suffisamment important (comme cela arrive finalement), non seulement le joint torique ou un autre élément d'étanchéification supporté

  
par la partie de diamètre maximal du piston risque de ne plus venir s'adapter hermétiquement contre la paroi du cylindre, mais le métal rayé risque également de déchirer ce joint torique ou un autre élément d'étanchéification en le rendant ainsi inutilisable.

  
L'objet principal de la présente invention est de remédier à ces défauts.

  
Suivant un premier aspect, la présente invention consiste en un mécanisme de commande rotatif du type défini ci-dessus, dans lequel la partie de chaque piston dans laquelle est prévue la crémaillère, supporte un ou -plusieurs éléments réalisé(s) en une résine élastomère ou synthétique ayant un faible coefficient de friction

  
et disposé(s) de façon à entrer à tout moment en contact avec la partie adjacente de la paroi du cylindre, neutralisant ainsi les forces de séparation résultant du mouvement des pistons vers ou à l'écart l'un de l'autre et qui ont tendance à déplacer la partie précitée de chaque piston vers la paroi. du cylindre.

  
Si l'on utilise un seul élément de ce.type, ce dernier sera, de préférence, logé dans un canal formé dans la périphérie courbe de cette partie du piston, de façon à ressortir radialement de ce canal, cette périphérie pouvant avoir une courbure correspondant à celle de la partie adjacente précitée de la paroi du cylindre. 

  
Si l'on utilise deux de ces éléments ou plus, chacun d'eux sera, de préférence, logé dans un nombre égal de cavités ou logements ménagés dans la périphérie courbe de la partie précitée du piston,

  
de façon à en ressortir radialement, cette périphérie pouvant avoir une courbure correspondant à celle de la partie adjacente précitée de la paroi du cylindre.

  
Ce canal et ces cavités ou logements peuvent s'étendre ou être alignés respectivement dans le sens circonférentiel de la périphérie courbe ou dans le sens axial du piston, ou encore le long d'un parcours partiellement hélicoïdal..Un procédé commode pouvant être adopté pour former un ou plusieurs canaux circonférentiels consiste à réaliser la partie précitée du piston de telle sorte qu'une partie de son extrémité libre (à savoir l'extrémité éloignée de la partie de diamètre maximal du piston) puisse être fixée de manière amovible au reste de la partie du piston dans laquelle est prévue la crémaillère, les faces d'aboutement étant convenablement évidées de façon à ménager un canal ayant une section transversale permettant, à un ou plusieurs éléments, d'être maintenus positivement dans un ou plusieurs canaux de ce type.

  
Suivant un second aspect, la présente invention consiste en un mécanisme de commande rotatif du type défini ci-dessus, dans lequel le cylindre supporte un ou plusieurs éléments réalisé(s) en une résine élastomère ou synthétique ayant un faible coefficient

  
de friction et disposées) de façon à entrer à tout moment en contact avec la périphérie extérieure courbe de la partie de chaque piston dans laquelle est prévue la crémaillère.

  
L'élément précité peut s'étendre dans le sens circonférentiel (c'est-à-dire avec sa ligne médiane située dans un plan diamétral du cylindre) ou, lorsque deux de ces éléments ou plus

  
sont supportés par le cylindre, ces éléments peuvent s'étendre dans le sens axial du cylindre ou dans des parcours partiellement hélicoïdaux formés le long de ce dernier. 

  
Si l'arbre de sortie du pignon du mécanisme de commande

  
suivant l'un ou l'autre des premier et second aspects de la présente

  
è invention comporte deux jeux de dents, ceux-ci seront espacés l'un  de l'autre le long de l'axe de l'arbre de sortie, ce dernier suppor-  tant, de préférence, une couronne qui 
(a) est réalisée en une résine élastomère ou synthétique  ayant un faible coefficient de friction; et 
(b) a un diamètre calculé pour lui permettre d'entrer en  contact avec une voie.de roulement plane prévue sur la partie pré-  citée de chacun des pistons et qui subdivise les dents de la cré-  maillère de chaque piston en deux jeux espacés de telle sorte que,  au cours du fonctionnement du mécanisme de commande, la couronne  entrant en contact avec les voies de roulements opposées des pistons maintienne un contact positif entre le ou les éléments et la ou les parties métalliques en cause,

   tout en maintenant positivement un engrènement correct entre les dents des crémaillères et celles du pignon.

  
A titre de variante, lorsque l'arbre de sortie du pignon comporte un jeu de dents qui est ininterrompu dans le sens axial de l'arbre, ce dernier supporte des couronnes espacées axialement, chacune de ces couronnes 
(a) étant réalisée en une résine élastomère ou synthétique ayant un faible coefficient de friction; et
(b) ayant un diamètre calculé pour lui permettre d'entrer en contact avec une des deux voies de roulement planes espacées prévues sur la partie précitée de chacun des pistons, de telle sorte que, au cours du fonctionnement du mécanisme de commande, ces couronnes entrant en contact avec les voies de roulements opposées des pistons maintiennent un contact positif entre le ou les éléments et la ou  les parties métalliques en cause, tout en maintenant positivement

  
un engrènement correct entre les dents des crémaillères et celles

  
du pignon. 

  
La présente invention sera décrite plus particulièrement ci-après en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
la figure 1 représente schématiquement une coupe axiale d'une forme de réalisation préférée d'un mécanisme de commande rotatif à pression de fluide suivant la présente invention; et la figure 2 est une coupe transversale du mécanisme de commande illustré en figure 1, prise suivant la ligne A-A de cette dernière.

  
 <EMI ID=1.1> 

  
de commande du type défini ci-dessus comprenant un cylindre 10 

  
les extrémités ouvertes sont fermées par des chapeaux en bout 11, 12. Un arbre de sortie 13 s'étend dans le sens transversal de ce cylindre 10, de telle sorte que son axe de rotation soit situé dans un plan diamétral perpendiculaire à l'axe longitudinal du cylindre et de telle sorte que cet axe de rotation passe par le point médian de cet axe longitudinal. Les extrémités 14, 15 de cet arbre 13 sont tourillonnées dans le cylindre 10, cet arbre comportant également,

  
à une de ses extrémités, un bossage à section transversale non circulaire 16 et, à son autre extrémité, une cavité à section transversale carrée 17.

  
L'arbre 13 est également muni de dents 18 formant un engrenage central, les dents 18 prévues sur les faces opposées de ce dernier venant s'engrener dans les dents de deux crémaillères 19 solidaires de deux pistons 20. Ces pistons 20 ont évidemment une configuration circulaire et des dimensions correspondant à celle de la surface intérieure du cylindre 10, tandis que la périphérie de chacun d'eux est façonnée de façon à pouvoir recevoir un joint torique
21 et un palier 22 qui est en deux pièces afin de faciliter son ajustage sur le piston.

   D'autre part, les crémaillères 19 sont constituées d'organes axiaux qui, à une de leurs extrémités, sont réunis chacun au piston associé, tandis que leur autre extrémité se termine en une partie radiale 23 façonnée pour recevoir un palier de guidage 24, chacun de ces organes comportant au moins une nervure
25 destinée à renforcer la jonction entre le piston 20 et la partie associée 23.

  
Les chapeaux en bout il, 12 comportent des orifices d'admission/évacuation 26, 27, tandis que le cylindre 10 comporte un orifice central d'admission/évacuation'28; ces différents orifices sont destinés à distribuer un fluide sous une pression supérieure à la pression atmosphérique aux faces appropriées des pistons et à évacuer le fluide sous pression utilisé des autres faces de ces derniers, afin d'imprimer le mouvement angulaire requis à l'arbre 13 de façon connue.

  
Comme le montrent les dessins, des joints toriques sont prévus de la manière habituelle à d'autres endroits, notamment, aux tourillons de l'arbre 13,ainsi qu'entre chaque chapeau en bout et l'extrémité concernée du cylindre 10.

  
Le bossage 16 a pour but de permettre, à un opérateur muni d'un outil approprié, d'imprimer un mouvement angulaire désiré à l'arbre 13, par exemple, en cas de défaillance de la canalisation de fluide sous pression. La cavité 17 ou n'importe quel autre moyen mécanique équivalent est prévu pour accoupler l'arbre 13 à la soupape ou à un autre dispositif devant être actionné par le mécanisme de commande.

  
Bien qu'ils ne soit pas réellement illustrés en figure 2 des dessins annexés, des paliers sont prévus aux tourillons de l'arbre 13, ces paliers étant disposés axialement à l'extérieur des joints toriques illustrés en figure 2. Outre leur fonction qui est d'absorber les forces de séparation créées entre les dents 18 de l'engrenage central et celles des crémaillères 19 lorsque les pistons se déplacent vers ou l'écart l'un de l'autre, ces paliers

  
sont également nécessaires pour rattraper un léger défaut d'alignement éventuel dû aux tolérances de fabrication; ces paliers permettent d'assurer un bon alignement grâce auquel l'engrenage central est entraîné de la même manière par les crémaillères.

Claims (1)

1. La matière préférée pour la fabrication des paliers de guidage 24 est une résine d'acétyle (par exemple celle vendue sous

   la marque commerciale déposée "DELRIN") ayant une bonne résistance

   à l'usure, de bonnes caractéristiques de compression sous tension

   et un faible coefficient de friction.

   Dans la présente spécification, on a décrit et illustré

   la forme de réalisation préférée de la présente invention. Toutefois, l'invention n'est aucunement limitée à cette forme de réalisation. Ainsi qu'on l'a décrit ci-dessus, d'autres équivalents mécaniques (par exemple des bandes de'"DELRIN" supportées par le cylindre plutôt que par la partie 23) rertrent dans le cadre d'au moins certaines des revendications ci-après.

   REVENDICATIONS

   1. Mécanisme de commande rotatif comprenant un cylindre

   et deux pistons qui sont chacun solidaires d'une crémaillère, caractérisé en ce que la partie de chaque piston dans laquelle est prévue une crémaillère, supporte un ou plusieurs éléments réalisé(s)

   en une résine élastomère ou synthétique ayant un faible coefficient

   de friction et disposé(s) de façon à entrer à tout moment en contact avec la partie adjacente'de la paroi du cylindre, neutralisant

   ainsi les forces de séparation créées lors du mouvement des pistons vers ou à l'écart l'un de l'autre et qui ont tendance à déplacer la partie précitée de chaque piston vers la paroi du cylindre.

   2. Mécanisme de commande rotatif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise un élément du type précité logé dans et ressortant radialement d'un canal ménagé dans la partie précitée du piston.

   3. Mécanisme de commande rotatif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ce canal est ménagé dans la périphé-

   rie de la partie précitée, cette périphérie ayant une courbure correspondant à celle de la partie adjacente précitée de la paroi

   du cylindre. 4. Mécanisme de commande rotatif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise deux éléments ou plus qui sont chacun logés dans et ressortent radialement d'un nombre égal de cavités ou de logements ménagés dans la partie précitée du piston.

   5. Mécanisme de commande rotatif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ces cavités ou logements sont ménagés chacua dans la périphérie de la partie précitée, cette périphérie ayant une courbure correspondant à celle de la partie adjacente de la paroi du cylindre.

   6. Mécanisme de commande rotatif suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le canal s'étend dans le sens circonférentiel de cette périphérie.

   7. Mécanisme de commande rotatif selon l'une quelconque des revendica- <EMI ID=2.1>

   ment en contact avec la périphérie extérieure courbe de la partie

   de chaque piston dans laquelle est prévue la crémaillère.

   8. Mécanisme de commande rotatif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le ou chaque élément s'étend dans le sens circonférentiel, c'est-à-dire que sa ligne médiane est située dans un plan diamétral du cylindre.

   9. Mécanisme de commande rotatif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le ou chaque élément s'étend dans le sens axial du cylindre ou dans un parcours partiellement hélicoïdal formé le long de ce dernier.

   10. Mécanisme de commande rotatif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'engrenage central de l'arbre de sortie comporte deux jeux de dents espacés

   l'un de l'autre le long de l'axe de l'arbre de sortie, lequel supporte une couronne qui (a) est réalisée en une résine élastomère ou synthétique ayant un faible coefficient de friction; et (b) a un diamètre calculé pour lui permettre d'entrer en contact avec une voie de roulement plane formée sur la partie précitée de chacun des pistons et qui subdivise les dents de la crémaillère de chacun des pistons en deux jeux espacés, de telle sorte que, au cours du fonctionnement du mécanisme de commande, la couronne entrant en contact avec les voies de roulement opposées des pistons maintienne un contact positif entre le ou les éléments <EMI ID=3.1>

   tenant positivement un engrènement correct entre les dents des crémaillères et celles du pignon.

   11. Mécanisme de commande rotatif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'engrenage central de l'arbre de sortie est constitué d'un jeu de dents ininterrompu dans le sens axial de l'arbre, lequel supporte des couronnes espacées axialement, chacune de ces dernières

   (a) étant réalisée en une résine élastomère ou synthétique ayant un faible coefficient de friction; et (b) ayant un diamètre calculé pour lui permettre d'entrer en contact avec une des deux voies de roulement planes espacées prévues sur la partie précitée de chacun des pistons, de telle sorte que, lors du fonctionnement du mécanisme de commande, ces couronnes entrant en contact avec les voies de roulement opposées des pistons maintiennent un contact positif entre le ou les éléments précités et la ou les parties métalliques en cause, tout en maintenant positivement un engrènement correct entre les dents des crémaillères et celles du pignon.