FR2459891A1 - Dispositif d'actionnement a pression de fluide - Google Patents

Abstract

DANS CE DISPOSITIF DU TYPE COMPRENANT UN PISTON ET UN CORPS DE FORME ALLONGEE COMPORTANT, UNE CREMAILLERE DESTINEE A ENGRENER AVEC UN PIGNON ET SE DEPLACANT AVEC LE PISTON, PRESENTANT A SES EXTREMITES UNE SURFACE DE BUTEE DESTINEE A ENTRER EN CONTACT AVEC LE PISTON ET A ETRE POUSSEE PAR CE PISTON DANS UN SENS ET L'AUTRE A ETRE POUSSEE DANS LE SENS OPPOSE, LE PISTON 10 COMPORTE UNE TIGE 13 RIGIDEMENT SOLIDAIRE DE CE PISTON ET SUPPORTEE AVEC UNE LIBERTE DE MOUVEMENT LATERAL LIMITEE ET LES MOYENS DE SUPPORTS 19 AGISSENT DIRECTEMENT SUR LE CORPS 11 EN DES POINTS ESPACES DE LA LONGUEUR DE CE CORPS POUR ASSURER QUE LE MOUVEMENT ALTERNATIF DU CORPS EST RECTILIGNE LORSQUE LA CREMAILLERE 12 EST EN POSITION RELATIVE CORRECTE PAR RAPPORT AU PIGNON 21.

Description

Un dispositif d'actionnement de type courant semirotatif à pression de fluide comprend deux pistons opposés réunis par une crémaillère qui engrène avec un pignon fixe sur un arbre, de sorte que le déplacement des deux pistons en va et vient provoque une rotation alternative de l'arbre.

Ces dispositifs d'actionnement sont utilisés par exemple comme moteurs d'essui-glaces actionnés par une pression pneumatique.

Un mode de construction habituel consiste à utiliser une crémaillère solidaire des pistons, ce qui forme un élement en forme d'haltère. L'inclinaison des flancs des dents de la crémaillère a pour effet que la force engendrée entre la crémaillère et le pignon comprend une composante transversale à la longueur de la crémaillère. La réaction à cette composante transversale est fournie par le contact entre les pistons et les parois des cylindres dans lesquels ces pistons travaillent. Ceci présente l'inconvénient que l'effort latéral est transmis aux garnitures d'étanchéité des pistons et ceci est préjudiciable à la durée de vie de ces garnitures d'étanchéité. Un autre inconvénient consiste en ce qu'il peut être difficile de commander la distance entre le plan primitif de la crémaillère et l'axe de l'arbre du pignon, distance qui détermine le jeu de l'engrènement.Si l'on prévoit un soutien séparé au centre de l'haltère pour absorber l'effort latéral et régler le jeu (auquel cas il est nécessaire de prévoir des moyens de réglage appropriés) le résultat est que l'élément coulissant composite formé par la crémaillère et la paire de pistons est supporté en plus de deux points, ce qui entraine des problèmes d'alignement.

Un autre type de dispositif d'actionnement semirotatif à pression de fluide comprend un piston unique fixe à une crémaillère qui fait saillie sur une seule face du piston. Dans un tel agencement, la crémaillère est soutenue et maintenue en prise avec le pignon par un galet réglable. En service, la composante transversale de la force engendrée entre la crémaillère et le pignon engendre un effort latéral sur le piston.

On connaît également un agencement dans lequel les deux pistons sont des parties d'un même élément en forme d'haltere tandis que la crémaillère est constituée par un élément séparé, muni de son propre support et interposé entre les pistons. Ceci peut résoudre les problèmes men tionnés plus haut mais laisse à la paire de pistons la forme d'un élément en haltère. Si cet élément doit être fabriqué dans des conditions de production en série, il est souhaitable, pour des raisons d'abaissement du prix de revient, que cet élément soit constitué par une pièce de fonderie ou par une pièce moulée en matière plastique.

Avec un moule simple, le plan de joint du moule s'étend suivant un diamètre des portées des pistons et en travers de la gorge de chaque piston qui porte une garniture d'étanchéité, en laissant une trace qu'il est nécessaire d'éliminer par usinage pour éviter les fuites au droit du joint d'étanchéité. I1 n'est possible d'éviter cet incon vénient qu'en utilisant des moules plus compliqués et plus coûteux comportant des noyaux latéraux.

Le but de l'invention est de réaliser des dispositifs d'actionnement semi-rotatifs tels que la crémaillère puisse être supportée indépendamment de la coopération entre le piston ou les pistons et un cylindre ou des cylindres et telles que le piston ou les pistons puissent être réalisés sous la forme de pièces de fonderie ou de pièces moulées en matière plastique, réalisées dans un moule simple et sans exiger d'usinage ultérieur.

Le dispositif d'actionnement suivant l'invention comprend un piston et un corps de forme allongée qui fait saillie sur le piston, ce corps présentant sur un premier côté une crémaillère destinée à engrener avec un pignon et à se déplacer avec le piston et présentant à chacune de ses extrémités une surface de butée destinée l'une à entrer en contact avec le piston et à être poussée par celui-ci pendant le mouvement du piston dans un sens et l'autre à entrer en contact avec des moyens de rappel du corps pendant le mouvement du piston dans le sens opposé, et des moyens de soutien du corps servant à maintenir la crémaillère en prise avec le pignon du dispositif, carac térise en ce que le piston comprend une tige rigidement solidaire de ce piston et soutenue avec une liberté de déplacement latéral limitée et en ce que les moyens de support agissent directement sur le corps en des points espacés de la longueur de ce corps pour assurer que le mouvement alternatif du corps soit rectiligne lorsque la crémaillère est en position relative correcte par rapport au pignon.

De préférence, dans un but d'économie, chaque ensemble formé d'un piston et d'une tige est identique à l'autre ensemble, si l'actionneur comporte deux ensembles.

Dans une forme particulière de réalisation, chaque tige est constituée par une barre de section semi-circulaire (c'est-à-dire par un demi-cylindre) et les deux tiges, assembles côte à côte sont reçues à ajustement libre dans un alèsage cylindrique du corps et sont donc ainsi maintenues en position par le corps.

Dans une autre forme particulière de réalisation le corps est maintenu en position par rapport au pignon par des moyens de guidage logés dans un boîtier et chaque tige est guidée dans un trou ménagé à travers ce boîtier.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple,
la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif d'actionnement suivant l'invention.

la Fig. 2 est une vue ou coupe suivant la ligne Il-Il de la Fig. 1 et sur laquelle la crémaillère est enlevée
les Fig. 3 et 4 sont des vues ou coupes montrant des variantes de construction
la Fig. 5 est une vue en coupe longitudinale d'un deuxième dispositif d'actionnement
la Fig. 6 est une vue en élévation latéral, dans le sens de la flèche VI de la Fig. 7
la Fig. 7 est une vue en plan et en partie en coupe suivant la ligne VII-VII de la Fig. 6
la Fig. 8- est une vue en coupe suivant la ligne
VIII-VIII de la Fig. 5 ;
la Fig. 9 est une vue à plus grande échelle de la partie centrale de la Fig. 8, sur laquelle la largeur est exagérée ;
la Fig. 10 est une vue en coupe longitudinale d'un troisième dispositif d'actionnement
la Fig. 11 est une vue en coupe partielle suivant la ligne XI-XI de la Fig. 10 ;;
la Fig. 12 est une vue en coupe longitudinale d'un quatrième dispositif d'actionnement ;
la Fig. 13 est une vue en coupe suivant la ligne
XIII-XIII de la Fig. 12.

Dans le dispositif d'actionnement représenté à la
Fig. 1, le corps 11 est une barre de section rectangulaire qui présente une crémaillère 12 le long d'un côté. Dans l'axe de ce corps est ménagé un alésage cylindrique 23 dont l'axe est parallèle au plan primitif 12a de la crémaillère 12. Le dispositif comprend deux pistons identiques 10 dont chacun est venu de matière avec une tige 13. Chaque tige 13 est une barre semi-cylindrique légèrement plus courte que le corps Il et les deux barres 13 sont ajustées avec jeu dans l'alésage 23 du corps 11 (à l'échelle à laquelle l'appareil est représenté, le jeu n'est pas visible sur le dessin).

Un disque séparé 15 est ajusté contre l'extrémité extérieure de chaque piston 10 et maintenu captif sur ce piston par trois ergots 16 qui sont venus de matière avec le piston et dont les extrémités sont épanouies par compression à chaud. Le disque 15, en combinaison avec un épaulement ménagé dans le piston 10, délimite une gorge qui reçoit une bague d'étanchéité torique 17. Le piston 10, avec sa tige 13 venue de matière avec lui, est constitué par une pièce moulée en matière plastique ou par une pièce de fonderie métallique, dans un moule en deux parties qui se divise suivant le plan A-A ou le plan B-B. En conséquence, la bague torique 17 coopère avec des surfaces annulaires qui ne sont pas marquées par des lignes de joint des éléments du moule.

En fonctionnement normal, les pistons butent contre des surfaces d'extrémités 14 du corps 11, ces surfaces 14 étant perpendiculaires à l'axe du corps.

En service, l'ensemble composé du corps 11 et des pistons 10 est introduit dans un boîtier 9 comportant un chapeau 20 dans lequel tourillonne un arbre 32 qui porte un pignon qui engrène avec la crémaillère 12. Le boîtier comporte deux parties d'extrémité 22 qui constituent des cylindres recevant les pistons 10. Les cylindres ont tous deux la forme de gobelets qui sont boulonnés sur le boitier central 9 (comme représenté) ou encore les cylindres comprennent des chapeaux d'extrémités amovibles mais sont euxmêmes venus de matière avec le boîtier central.En fonctionnement normal, la pression régnant dans le boîtier central est la pression atmospherique tandis que la pression régnant dans les cylindres, qui agit sur les faces externes des pistons, est alternativement nettement supérieure à la pression atmosphèrique et légèrement supérieure à la pression atmosphèrique (en raison de la présence d'un étranglement dans l'échappement). Les pistons sont ainsi maintenus contre les surfaces d'extrémité 14 du corps. Toutefois, les tiges 13 ont une longueur suffisante pour assurer que, même si les pistons 10 se trouvent simultanément aux deux extrémités exterieures des deux cylindres, les tiges 13 ne se dëgagent pas du corps 11 et que les éléments du dispositif peuvent revenir sans difficulté aux positions relatives représentées sur la
Fig. 1.

Dans le côté du corps 11 qui est à l'opposé de la crémaillère 12 est ménagée une rainure 18 et cette rainure peut coopèrer avec les extrémités de vis de butée 19 qui sont montées dans le corps 9. Ces vis peuvent etre réglées de manière que le plan primitif 12a de la crémaillère 12 se trouve dans la position relative appropriée par rapport au pignon 21 et le jeu combiné ou liberté latérale des tiges 13 dans l'alésage 23 du corps 11 est suffisant (en pratique on peut tolèrer jusqu'à 0,38 mm) pour permettre d'effectuer ce réglage sans exercer de contrainte latérale entre les pistons 10 et les parois des cylindres 22. En fait, le jeu peut être suffisant pour permettre un réglage simplifié du plan primitif par déplacement d'une seule des vis 19.Ceci peut se traduire par une légère inclinaison de l'axe de la crémaillère par rapport à l'axe des cylindres mais cette légère inclinaison n'est pas préjudiciable. Après le réglage, on bloque la vis au moyen d'un mastic ou analogue.

En variante, on peug régler la disposition relative entre le pignon et la crémaillère à l'aide de cales disposées en 35 sous des collerettes du chapeau et au fond d'une rainure correspondante ménagée dans le boîtier 9.

Etant donné que les vis 19 agissent directement sur le corps 11 en des points espacés de la longueur de ce corps et que le diamètre extérieur des vis correspond à la largeur de la rainure 18 le mouvement alternatif du corps 11 se produit en ligne droite lorsque les vis 19 ou les cales 35 ont été ajustées de manière que la crémaillère se trouve en position correcte par rapport au pignon 21.

La Fig. 3 montre une variante dans laquelle les tiges semi-cylindriques 13 sont remplacées par deux tiges concentriques 13a et 13b.

La Fig. 4 montre une autre variante dans laquelle le corps llc est constitué par une boîte de section rectangulaire, telle qu'on peut la réaliser par moulage d'un métal en coquille ou par moulage d'une matière plastique et les deux tiges 13c et 13d sont constituées par des barres plates de section rectangulaire.

Dans le dispositif d'actionnement représenté sur les Fig. 5 à 9, le corps lld est formé d'un certain nombre de feuilles ou lames identiques 25 en feuillard d'acier.

Chacune des lames comporte des dents de crémaillère 12d avant l'assemblage. Les lames sont maintenues dans des positons relatives précises par des demi-emboutis 26 (c'est-à-dire que la matière est partiellement déplacée pour former une saillie sur une face de la lame et une cavité correspondante dans l'autre face). Les lames sont maintenues assemblées par des rivets transversaux. En raison de la dureté du feuillard, la largeur totale du corps llc peut etre plus faible que celle qui serait nécessaire dans le cas ou le corps est moulé.

L'appareil comprend deux pistons 10d identiques dont chacun est venu de matière avec une tige 13d. Chaque tige 13d est une barre ronde, déportée par rapport à l'axe de son piston 10d comme on le voit sur la Fig.8.

Dans cette variante, la partie centrale 9d du boîtier est essentiellement massive, et présente une cavité pour recevoir le pignon 21d qui engrène avec la crémaillère 12.

La crémaillère 12d est guidée en mouvement rectiligne alternatif dans une rainure 27 ménagée dans la partie 9d du corps.; tandis que chacune des tiges 13d est guidée dans un perçage 28 correspondant ménagé dans la partie 9d du corps ; chaque tige ayant une liberté latérale limitée dans son perçage respectif. Le pignon 21d est fixé sur un arbre 32d qui tourillonne en 33 dans la partie 9d du boîtier et en 34 dans un bouchon 35 qui ferme un côté de la cavité recevant le pignon 21d.

Dans cet agencement, et comme on le voit sur la Fig.

5, les extrémités du corps lld sont contrecoudées de sorte que le plan primitif de la crémaillère 12d colncide avec l'axe commun des pistons lld tandis qu'en même temps, chaque face d'extrémité 14d du piston lld coopère avec le centre d'une face du piston 10d correspondant.

Le mode de fabrication des lames 25 tend à donner au corps lld une surface intérieure légèrement irrégulière.

Pour assurer un guidage à glissement plus doux dans la rainure 27, la partie inférieure du corps est enfermée dans un élément 29 de section en U pour régler le jeu entre la crémaillère 12d et le pignon 21d, on peut interposer entre les feuillets 25 et l'âme du chapeau 29 une ou plusieurs cales 30. Ainsi qu'on l'a indiqué sur la Fig. 9, il est prévu une encoche dans le flanc droit de l'élément 29 pour recevoir le demi-embouti 26 adjacent.

Dans le dispositif représenté sur les Fig. 10 et 11, il est prévu un piston unique 41 qui est venu de matière avec une tige cylindrique 42. Une gorge renfermant une garniture d'étanchéité 43 est délimitée par un disque 44 fixé au piston.

La tige 42 est montée avec jeu dans un alésage cylindrique ménagé dans le corps 45. Ce corps comporte des dents de crémaillère 46 qui engrènent avec un pignon 47. Sur la face du corps qui est à l'opposé des dents est ménagée une rainure 48 qui coopère avec les pointes de deux vis de guidage 49, 50.

Une bague 51 est fixée à l'extrémité de droite de la tige 42. I1 est prévu un faible jeu longitudinal parce que la distance séparant la bague 51 du piston 41 est légèrement plus grande que la longueur du corps 45. Ce jeu, et le jeu de la tige 42 dans l'alésage du corps, ne sont pas suffisamment importants pour être visibles sur le dessin mais ils assurent que la composante verticale de la force qui s'exerce entre le piston 47 et les dents 46 de la crémail1ère est transmise aux vis 49, 50 et non pas au piston 41.

Dans le dispositif d'actionnement représenté sur les Fig. 12 et 13, le piston 52 porte deux tiges cylindriques parallèles 53 fixees sur lui et dont les extrémités de droite sont reliées par un élément 54 (Fig. 13). Entre le piston 52 et cet élément 54 est disposé un corps 55 formé de lames de la façon qui a été décrite plus haut.

Ce corps comporte des dents 56 de crémaillère et les extrémités 57, 58 sont contrecoudées de façon que le plan primitif de la crémaillère coïncide avec l'axe du piston 52 et avec le centre de l'extrémité 54. I1 est prévu un faible jeu longitudinal entre les extrémités du corps et le piston d'un côté et l'élément de liaison de l'autre.

Les tiges 53 sont guidées avec jeu dans les perçages d'une partie centrale 59 du boîtier. Le corps 55, qui est entouré d'une partie 60 à profil en U en une matière auto-lubrifiante, est guidé séparément dans une rainure 61 de la partie 59 du botier. La crémaillère 56 engrène avec un pignon 62 monté sur un arbre 63.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'actionnement à pression de fluide du type comprenant un piston et un corps de forme allongée qui fait saillie sur le piston, ce corps comportant, le long d'un côté, une crémaillère destinée à engrener avec un pignon et se déplaçant avec le piston, ce corps présentant à chacune de ses extrémités une surface de butée destinée, l'une à entrer en contact avec le piston et à être poussée par ce piston pendant le mouvement du piston dans un sens et l'autre à entrer en contact avec des moyens de rappel du corps et à être poussée par ces moyens pendant le mouvement du piston dans le sens opposé, et des moyens de supports qui soutiennent le corps pour maintenir la crémaillère en prise avec le pignon, ce dispositif d'actionnement étant caractérisé en ce que le piston (10, 10d, 41, 52) comporte une tige (13,-13d, 42, 53) rigidement solidaire de ce piston et supportée avec une liberté de mouvement latéral limitée et en ce que les moyens de supports (19, 20d, 49 et 50, 59) agissent directement sur le corps (11, lld, 45, 55) en des points espacés de la longueur de ce corps pour assurer que le mouvement alternatif du corps est rectiligne lorsque la crémaillère (12, l2d, 46, 56) est en position relative correcte par rapport au pignon (21, 21d, 47, 62).

2. Dispositif suivant la revendication 1, et comprenant deux pistons disposés sur un même axe aux extrémités opposés du corps, l'un des pistons constituant ledit piston tandis que l'autre constitue lesdits moyens de rappel du corps, dispositif caractérisé en ce que ledit autre piston comporte également une tige qui en est rigidement solidaire et qui est soutenue avec une liberté de mouvement latéral limitée.

3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites tiges (13) des deux pistons s'étendent dans un passage commun ménagé à travers le corps (11).

4. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que des parties du corps, (lld) situées aux deux extrémités opposées de celui ci, sont contrecoudées de sorte que le plan primitif de la crémaillère coincide avec l'axe commun des pistons et en ce que le corps est agencé pour entrer en contact avec chacun des pistons au centre de ce piston.

5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les ensembles comprenant chacun un piston et une tige (10,13, lOd,13d) sont identiques entre eux.

6. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la tige (42) du piston est contenue dans un passage longitudinal ménagé dans le corps (45).

7. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (55) est guidé en mouvement alternatif dans un boîtier (59) qui guide également individuellement chaque tige de piston (53), dans son mouvement de coulissement.

8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 7, caractérisé en ce que la tige (53,13d) du piston s'étend dans le plan primitif de la crémaillère.

9. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la tige du piston est l'une des deux tiges (53,53) également espacées du centre du piston et décalées de 1800 pour s'étendre sur deux côtés opposés du corps (55) et guides à coulissement dans le boîtier (59); les moyens de rappel du corps comprenant un élément (54) de liaison fixé aux deux tiges du piston, des parties (57, 58) du corps situées aux extrémités opposées de celui-ci étant contrecoudées de sorte que le plan primitif de la crémaillère coïncide avec l'axe du piston et avec le centre dudit élément de liaison (54) et le corps étant agencé pour entrer en contact avec le centre du piston et avec le centre dudit élément de liaison.

10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que chaque ensemble d'un piston et d'une tige est constitué par une pièce moulée complétée par un disque (15) qui est maintenu captif sur le piston et délimite, en combinaison avec un épaulement du piston, une gorge destinée à recevoir une bague d'étan chéité (17).

11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 4, 7, 8 et 9, caractérisé en ce que le corps est constitué par un ensemble feuilleté de lames dont chacune présente un bord longitudinal ayant des dents formant une crémaillère.