LU79943A1 - Mecanisme multiplicateur d'affort - Google Patents

Description

* , 1 1

La présente Invention est relative aux mécanismes multiplicateurs d'effort du type comprenant un organe menant mobile suivant un a!xe e’t présentant une surface menante faisant un angle relativement faible' avec cet axe,une surface d'appui fixe faisant un 5 angle relativement grand avec cet axe, un organe mené mobile suivant ledit axe et présentant une surface d'attaque perpendiculaire à cet axe, et des organes de roulement pouvant venir en contact simultanément avec ces trois surfaces.

De tels mécanismes sont particulièrement intéressants lors-10 qu'on recherche une poussée importante et un faible déplacement, par exemple pour provoquer un blocage ou un verrouillage d'un obturateur de robinet ou d'un outil de machine-outil.

Le principe des mécanismes de ce genre est connu: l'organe moteur ou menant est animé, sous l'action d'un effort modéré, 15 d'une course relativement importante. Ce mouvement est transmis par l'intermédiaire des organes de roulement, qui prennent appui sur la surface d'appui fixe d'inclinaison plus forte, à l'organe mené, par action sur la surface d'attaque de celui-ci, chaque organe de roulement se trouvant ainsi.emprisonné entre les trois 20 surfaces considérées.

Dans les mécanismes connus de ce type, les organes de roulement sont constitués chacun par une bille, un galet, un rouleau ou un tonneau. Chacun de ces organes a ainsi trois contacts ponctuels ou linéaires, à raison d'un contact avec chacune de ces surfaces, 25 mais c’est seulement sur la surface de l'organe menant qu'il y a roulement, les deux autres contacts étant de frottement. Il en résulte une perte d'énergie importante par frottement.

L'invention a pour but de fournir un mécanisme multiplicateur d'effort qui remédie à cet inconvénient en offrant dans les 30 mêmes conditions que ci-dessus trois contacts de roulement au lieu d'un seul.

’ A cet effet, l'invention a pour objet un mécanisme du type précité, caractérisé en ce que chaque organe de roulement comporte trois éléments de roulement indépendants librement rotatifs autour 35 d'un même axe, chacun de ces éléments pouvant rouler sur une et une seule, des trois surfaces.

Si de plus la surface d'appui est précédée, en considërarft le sens actif de déplacement de l'organe menant, d'une surfa ' 2 \ j parallèle à l'axe, la surface menante présentant un décrochement ; formant un angle important par rapport à oet axe, le mécanisme peut ! servir à transmettre tel quel un effort sur une distance quelconque I et à ne multiplier cet effort qu'en fin de course.

! 5 Pour rendre le mécanisme â double effet multiplicateur d'effort, il peut être prévu un second ensemble multiplicateur I comprenant une seconde surface menante, une seconde surface d'appui : et une seconde surface d'attaque ainsi qu'un second jeu d'organes : de roulement analogues aux premiers, ce second ensemble étant agencé , 10 de façon à multiplier l'effort dans le sens de déplacement de l'or- ! - gane menant opposé au premier.

| Le mécanisme multiplicateur d'effort suivant l'invention j se prête particulièrement bien à 1 *actionnement d'un robinet pour canalisations industrielles de fluides nécessitant un effort élevé l i 15 seulement pour le début d'ouverture de l'obturateur et pour la fin j de fermeture, et une faible course correspondante. C'est pourquoi I l'invention a également pour objet un robinet à obturateur coulis- I sant et à servomoteur ·.- d'actionnement, caractérisé en Ce _ * · "» qu'entre le servomoteur et la tige de manoeuvre de l'obturateur 20 ëst interposé un mécanisme multiplicateur d'effort tel que défini ci-dessus.

[ Çrâce à cet agencement, on peut par exemple remplacer' un vérin d'action- • nement à forte poussée, à membrane de grande surface, donc coûteux et de grand ; encombrement,qui aurait été nécessaire dans une commande classique, 25 par un vérin beaucoup plus petit, dont la force de poussée est multipliée par le mécanisme de l'invention. Ceci permet d'utiliser un vérin disponible dans le commerce au lieu d'avoir à réaliser un vérin spécial de grandes dimensions, car les vérins habituellement disponibles dans le commerce sont de dimensions limitées. De 30 plus, une telle application industrielle est particulièrement intéressante lorsque c'est l'air comprimé qui est utilisé comme fluide moteur pour le vérin, puisque dans la plupart des cas la pression de l'air disponible est limitée à quelques bars..

Les robinets industriels susceptibles de bénéficier de 35 cette application sont par exemple les robinets-vannes à un ou deux opercules en forme de coin, ou les robinets du type à soupape ou encore à obturateur en ogive et à siège évasé conjugué. / D'autres caractéristiques et avantages de 1 ’inventidil/ apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Jj/ , ' 3 Λ

Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple : la Fig. 1 est un schéma d’un mécanisme multiplicateur d'effort de type connu; la Fig. 2 est un schéma d'un mécanisme multiplicateur d'ef-5 fort suivant l'invention; la Fig. 2A est un schéma analogue à la Fig. 2 illustrant le fonctionnement de ce mécanisme; la Fig. 3 est un diagramme représentant la course de la tige d'actionnement d'un robinet en fonction de l’effort exercé 10 ’ sur cette tige, pour un premier type de robinet; la Fig. 4 est un diagramme analogue correspondant à un second type de robinet; la Fig. 5 est une vue en perspective partiellement éclatée d'un mécanisme suivant l'invention; 15 la Fig. 6 est une vue schématique en coupe axiale d'un robinet à soupape équipé d'um mécanisme analogue à celui de la Fig. 5; la Fig. 6A est une vue de détail illustrant le fonctionnement du mécanisme de la Fig. 6; la Fig. 7 est une vue partielle de détail prise suivant la 20 ligne 7-7 de la Fig. 6; la Fig. 8 est une demi-vue schématique en coupe d'un mécanisme multiplicateur d'effort du type à simple effet, appliqué à .1'actionnement d'une tige de manoeuvre de robinet, en phase d'approche; 25 la Fig. 9 est une vue analogue à la Fig. 8 du même mécanis me en début de verrouillage de fermeture; la Fig. 10 est une vue du même mécanisme en position de verrouillage de la tige de manoeuvre; les Fig. 8A et 10A sont des vues partielles de détail des Fig,8etl0 30 respectivement; la Fig. 11 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'un robinet à soupape équipé d'un mécanisme multiplicateur d'effort suivant l'invention du. type à double effet, en position de course d'approche vers la fermeture; 35 la Fig. 11A est une vue partielle de détail d'une variante

du robinet de la Fig. 11; J

la Fig, 11B est une vue de détail prise en coupe suivant/ la ligne 11B-11B de la Fig. il; /jy 5 ι \ refoulement de chaque bille 6, l'obligeant à rouler sur la rampe 2 et à se déplacer le long de la rampe fixe de réaction ou d'appui 3 qui lui imprime à son tour un certain déplacement parallèle à \ l'axe X-X. En raison de la différence entre les angles x et y, le 5 déplacement des billes 6 est sensiblement inférieur au déplacement d'origine de l'organe menant et, de façon correspondante, les billes transmettent à la surface 5 un effort F nettement supérieur à f. C'est la pente de la rampe 2 qui donne le rapport de multiplication d'effort F/f.

10 En raison de la loi de conservation de l'énergie, le travail f X L se conserve en devenant f X 1, si 1 et L désignent les déplacements respectifs des organes 4 et 1 (Fig. 2A). Cependant, alors que le contact A est de roulement, les contacts B et C sont de ’ frottement. Il en résulte que, dans la pratique, l'énergie F X 1, 15 transmise à l'organe mené 4, est un peu inférieure à l'énergie f X L fournie par l'organe menant à rampe 2, du fait des pertes par frottement. La longueur 1 étant déterminée par la géométrie de l'ensemble, les pertes se reportent entièrement sur l'effort -F transmis à l'organe mené.

20 Conformément à l'invention (Fig. 2 et 2A), chaque bille 6 est remplacée par un jeu de trois éléments de roulement 7-8-9 coaxiaux d'axe Y-Y perpendiculaire à X-X, de diamètres différents, montés fous et indépendants autour de cet axe Y-Y.Ce sont des galets ou rouleaux. Le galet 7, de diamètre moyen, roule sur la' 25 rampe 2 de l'organe menant. Le galet 8, de grand diamètre, roule sur la rampe d'appui ou de réaction 3 fixe. Le galet 9, de petit diamètre, roule sur la surface d'attaque 5 de l'organe mené 4 *

En raison de l'encombrement des galets 7 et 8, deux . des surfaces de roulement sont échancrées pour les laisser tourner 30 librement sans contact : ce sont la rampe 2, êchancrée suivant une rainure 10, et la surface d'attaque 5, échancrêe suivant une rainpre 11. Les rampes 2 et 3 sont planes.

t A cette différence près que les trois contacts A, B et C sont de roulement et sont linéaires, les points A, B et C étant 35 les projections des génératrices de contact des pièces de roulement 7 ,~8 ' et 9, le fonctionnement est le mêmegue précédemment : le y · jeu de- galets 7, 8 et 9 de transmission transmet le travail f X ly de l’organe menant à rampe 2 à l'organe mené de surface d'attacj^ef5 f > ».

i en transformant pe travail en F X _1/ augmentant la poussée et diminuant la cqqrse. pendant le déplacement, les trois galets tournent dans ^es seqp indiqués par les flèches de la Fig. 2A.

On voit qur la Rig.2A qu’une descente de la rampe de.multi-* % 5 plication d'effort 2 déns le sens de la flèche f,rétrécit l'intervalle angulaire entre les rampes 2 et 3 et force à descendre les » · organes de rogfement. Réciproquement, une montée de la rampe 2 élargit l’intervalle angulaire précité et permet une montée des organes de roulement lorsqu'un effort de poussée est exercé vers 10 le haut sur l’organe mené 4.

Un mécanisme multiplicateur d’effort suivant le principe de la Fig. 2 se prête particulièrement bien à 1’actionnement- de la tige de manoeuvre de l’obturateur d’un robinet industriel, par exemple du type à soupape ou à opercule(s), compte tenu du fait que 15 les manoeuvres d’ouverture et de fermeture exigent des efforts importants avec des déplacements faibles, et que le déplacement de l’obturateur entre les deux positions extrêmes n’exige qu’un effort beaucoup plus faible.

En effet, suivant le diagramme de fonctionnement d’un robi-20 net à soupape (Fig. 3) indiquant en abscisse la poussée F sur la tige de manoeuvre et en ordonnée la course 1 de la soupape, les manoeuvres d'ouverture (segment DE) et de fermeture (ligne brisée I x » EGHK) s’effectuent ainsi r - ouverture DE : faible traction F constante de la tige de manoeu- 25 vre pendant toute.l’ouverture; - . .

- fermeture EGHK:faible poussée F constante de la tige de manoeuvre pendant la plus grande partie de la course de la soupape, dite course d’approche (EG), suivie d'une augmentation considérable de la force· de poussée F pour une très faible course de la sou-30 pape vers son siège (GH) et parachevée par une application de la soupape sur son siege avec la même forte poussée F constante , (HK), ce qui constitue la course de verrouillage.

Dans d’autres types de robinets tels que les robinets à un ou deux opercules, 'les manoeuvres s'effectuent comme représenté 35 à la Fig. 4 : - ouverture (ligne brisée MNPQ) : forte traction initiale F constante sur une faible course M-3 pour 'deverroui.iler o.u décoincer le ou les opercules, puis forte diminution de l’effort de traction sur la ti/dja i < ' 7 de manoeuvre sur une très faible, course (NP) et dégagement complet des tubulures d'écoulement avec un faible effort de traction constant (PQ); - fermeture -(ligne brisée QPRS) : en sens inverse, on observe une 5 faible poussée constante sur la tige de manoeuvre avec une grande course d'approche vers la position de fermeture (QP), suivie d'une montée rapide de l'effort de poussée sur la tige de manoeuvre pour une très faible course (PR) et d'une course finale de verrouillage avec un effort de poussée constant(RS). Il est à 10 noter que l'effort de verrouillage constant (RS) est inférieur à l'effort de déverrouillage (MN) , constant également, en raison du coincement de l'obturateur sur son siège.

On comprend que, dans tous les cas, il soit très avantageux de faire intervenir un mécanisme multiplicateur d'effort soit à 15 simple effet (Fig. 3) soit à double effet (Fig. 4). De tels mécanismes vont maintenant être décrits, en ..utilisant les réfé-q· rences 1 à 5 et 7 à 11 pour désigner des éléments jouant le même rôle qu'à la Fig. 2.

Le mécanisme multiplicateur d'effort à simple effet de la 20 Fig. 5 comporte un corps tubulaire d'axe X-X en deux parties 12 , et 13 vissées l'une sur.l'autre par des filetages femelle et mâle 14a-14b. La partie 12 formant coiffe, représentée dévissée à la »

Fig. 5, comporte une ouverture cylindrique centrale 15 pour livrer passage à l'organe moteur ou menant, et une rampe d'appui ou de 25 réaction 3 tronconique. Les détails de ce mécanisme sont visibles aux Fig. 6 et 7, qui montrent un robineta soupape équipé d'un • mécanisme analogue.

La partie 13seH^a loger les organes menant, mené et de transmission. Elle comporte à cet effet ure cavité cylindrique 30 borgne 16 ouverte vers le haut dans laquelle coulisse, par sa surface cylindrique extérieure , un manchon tubulaire 4 constituant l'organe mené. Ce manchon est évidé sur sa tranche supérieure par un nombre d'échancrures 11-11° en escalier égal au nombre de jeux d'éléments de transmission 7-8-9, ici égal à trois. Les 35 échancrures profondes lla reçoivent avec jeu les éléments de , roulement et de transmission d'effort et de course 7 et 8 qui ne / roulent pas sur les paliers latéraux 11*5, qui constituent à la /

! fois la surface d'attaque ou de butée 5 etctesmoyens de positiojme-ment latéral des éléments 9 de plus petit diamètre. j M

H

8 }

La cavité cylindrique borgne 17 du manchon 4, ouverte vers le haut, sert de guidage à. un organe menant cylindrique 1 tronqué en autant de r.ampes planes 2 qu'il y a de jeux d'organes de roulement, ici au nombre de trois. Chaque rampe 2 est échancrée par une 5 rainure 10 droite et parallèle à la rampe 2.

Les trois éléments de transmission et de roulement 7-8-9 sont logés entre l'organe menant 1, le manchon mené 4 et la coiffe 12 du corps. En fait, pour des raisons de construction, chaque jeu d'éléments de roulement 7-8-9 est monté suivant un système pourvu 10 ‘ d'une symétrie (Fig. 7) , avec un galet cylindrique 8 de grand diamètre flanqué de deux galets 7 de diamètre inférieur. Les galets 7 et 8 tourillonnent librement, indépendamment les uns des autres, sur un rouleau 9 d'axe Y-Y, de diamètre beaucoup plus faible que les galets 7 et dont la longueur est sensiblement supé-15 rieure à la somme des longueurs des génératrices des galets 7 et 8, de manière à présenter ses extrémités actives de roulement en saillie par rapport aux galets 7. Le galet 8 est destiné à rouler sur la rampe d'appui fixe 3 de la partie 12 formant coiffe. L'échancrure 10 des rampes 2 a une longueur supérieure à celle du galet 8 20 et une profondeur^upérieure à la différence des rayons entre le galet 8 et les galets 7 afin de livrer passage au galet 8 avec jeu, sans contact.

Les deux galets 7 de diamètre moyen roulent sur la rampe 2.

Le rouleau 9 roule par ses extrémités libres et actives * * » 25 sur les échancrures lx du manchon tubulaire 4, qui offrent une / surface activé de largeur supérieure à la longueur active de chaque 3.

extrémité de rouleau 9. Les échancrures 11 du manchon 4 livrent'pas-, ... » * » sage avec jeu, sans contact, aux galets 7 et 8 et ont par conséquent une largeur supérieure à la somme des longueurs des génératrices 30 d'un galet 8 et de deux galets 7 et une profondeur,'par rapport i.

aux échancrures 11°, supérieure à la différence de rayon entre le galet 8 et le rouleau 9.

Les contacts de roulement des galets 7 et des rouleaux 9 ne sont pas ponctuels mais linéaires suivant des génératrices dont 35 les traces, au schéma de la Fig. 2, sont-les points A et C; de même, en raison de la faible longueur axiale des galets 8, il y a • · j j / également contact linéaire en B. En variante, la rampe troncoru^ue 3 peut être remplacée .par trois rampes planes, ou bien le galejh/· ( 9 central 8 roulant sur cette rampe 3 peut être galbé en tonneau, cependant que les trois rampes 2 à méplat pourraient être remplacées par une rampe unique tronconîque et que les galets 7 pourraient rester cylindriques ou bien être galbes en tonneaux.

5 Le robinet proprement dit de la Fig. 6 comporte un corps 20 d'axe X-X, des conduits d'écoulement de fluides dans le sens • / » des flèches, 21 pour l'entrée et 22 pour la sortie, perpendiculaires à l'axe X-X; aux extrémités de ces conduits sont prévus des moyens de raccordement avec des canalisations par filetage 23 et 10 par bride 24. Le corps 20 comprend également un siège plan 25 d'axe X-X et un pot supérieur 26 cylindrique à filetage intérieur 27. Dans ce pot supérieur 26 est vissé un prolongement tubulaire inférieur 30 de la partie 13 du mécanisme multiplicateur. Dans ce prolongement 30, formant chapeau du robinet, coulisse à joint étan-15 ehe la tige de manoeuvre 28 de la soupape 29 du robinet.

La partie 12 du corps de multiplicateur, formant coiffe • d'axe X-X, est surmontée d'un bossage i2a de raccordement par file- tage avec le corps 31 d'un vérin à membrane constituant un.servomoteur. La membrane 32 d'axe X-X est solidaire d'une tige-poussoir 20 33 d'axe X-X guidée à travers un alésage du bossage X2a et suscepti ble d'exercer une poussée sur la tranche d'extrémité supérieure de l'organe menant 1 du mécanisme multiplicateur d'effort. Ce dernier se présente-en fait sous la forme d'une capsule creuse à cavité 34 -orientée vers le bas, 25 Le corps 31 comporte à sa partie supérieure une. ouverture 35 susceptible d'être raccordée à une alimentation en fluide moteur sous pression, par exemple de l'air comprimé. La membrane 32 est soumise sur sa face supérieure à la pression du fluide moteur et, sur sa face inférieure, à l'action antagoniste d'un ressort de 30 rappel 36 prenant appui sur le fond inférieur du corps 31.

Le manchon mené 4 coulisse dans la cavité 16 à l'encontre d'un.ressort hélicoïdal 37 prenant appui sur le fond inférieur de . cette cavité et sur un.épaulement extérieur 4a du manchon 4. Le fond 38 de ce manchon 4 est fixé à la tige de manoeuvre 28 qui le 35 traverse, par exemple par une vis 39. Ainsi le manchon 4 est-il solidaire en translation de la tige de manoeuvre 28 du robinet. / A l'intérieur du manchon. 4, l'organe menant 1 peut coulisser dans la cavité 17 sous les actions antagonistes de la tige-poussoir 10 33, donc du vérin à membrane 32, et d’un ressort 40 hélicoïdal de rappel comprimé entre le fond supérieur de la cavité 34 et une bague intermédiaire fixe 41 fixée au chapeau 30 du robinet par au moins une goupille 42 qui traverse avec jeu le fond de cuvette 38 5 du manchon 4.

Fonctionnement;

Lorsque le vérin à membrane 32 est inactif, c'est-à-dire non alimenté par le conduit 35 en fluide sous pression, la soupape 29 est appliquée sur son siège 25 en position de fermeture, sous 10 l'action du ressort de rappel 40. En effet, le ressort 40 fait monter l'organe l;-de sorte que l'intervalle angulaire entre les rampes 2 et 3 tend à se rétrécir, ce qui provoque le refoulement » / vers le bas des organes de roulement 7-8-9, donc la descente du manchon 4 et de l'équipage de soupape 28-29 qui en est solidaire.

15 Lorsque le vérin à membrane 32 est alimenté en fluide sous pression par la conduite 35, une poussée f, exercée par ce vérin, est transmise par la tige 33 à la capsule menante l,qui descend sur une course L. La capsule 1 comprime le ressort 40; par son déplacement vers le bas, elle élargit l'intervalle angulaire entre 20 les rampes 2 et 3,ce qui permet la montée des organes de roulement 7-8-9 sous la poussée du manchon 4 et du ressort de rappel 37.

Ceci provoque la montée du manchon 4 et de la tige 28, et donc l'ouverture de la soupape 29. Le travail moteur f X L se transforme, par les rampes 2 et 3 et la surface d'attaque 5, en un 25 travail F X 1 à poussée F plus forte que la poussée f et à course 1 plus faible que la course L. Il y a donc multiplication d’effort, au moins tant que c'est sur la rampe 2 que roulent les galets 6.

Etant donné que les trois contacts sont exempts de frottement, le travail F X 1 est pratiquement égal à f X L, de sorte 30 que le rapport F/f de multiplication d'effort est pratiquement le rapport théorique correspondant à la géométrie de l'ensemble.

’ Inversement, lorsque la pression sur la membrane 32 est relâchée,le ressort 36 fait remonter cette membrane 32, et le ressort de rappel 40, prenant appui sur la bague intermédiaire 35 fixe -41, fait remonter la capsule 1, rétrécissant ainsi l'intervalle, angulaire entre les rampes 2 et 3, ce qui refoule les organe^ de roulement 7-8-9 vers le bas en obligeant le manchon 4 à descêi/âre : I ' < 11 par le jeu des rampes 2,3 et 5; par conséquent, la soupape 29 se ferme sur le siège 25.

Ce fonctionnement est illustré par les Fig. 6 et 6A : à i · i ‘ ' p - la Fig. 6, lorsque la distance’ d entre la capsule 1 et le fond 5 supérieur de la coiffe 12 est la plus faible (vérin au repos), la J · distance D1 entre l'axe Y-Y des organes de roulements 7-8-9 et ce fond est la plus grande. Par voie de conséquence, le manchon 4

et par suite la soupape 29 sont en position basse (fermeture). A

9 la Fig. 6A, lorsque la distance d entre la capsule 1 et le fond 10 supérieur de la coiffe 12 est plus grande (vérin soumis à la pres- 2 ; sion du fluide amené par la conduite 35) , la distance D entre i - 1 l'axe Y-Y des organes de roulement et ce fond est plus faible que D3·, ce qui correspond à une position plus haute du manchon 4 et par conséquent de la soupape 29 (position d'ouverture). On voit 2 1 15 aussi que la différence L = d -d est très supérieure à la différence 1 = D1-^.

Suivant la variante d'exécution des Fig. 8 à 10, au lieu que les rampes 2 soient convergentes comme à la Fig. 6 vers le' vérin d* actionnement et divergentes vers l'obturateur 29 et son siège 20 25, c'est le contraire qui est réalisé: la ou les rampes 2 sont convergentes vers l'obturateur et son siège.

Cette variante utilisé) comme celle de la Fig. 6, un mécanisme dit à simple effet de multiplication car il n'offre un certain rapport ou facteur de multiplication de l'effort moteur i 25 que lors de la course de vérrouillage, et se contente d'une transmission directe de l'effort moteur, sans multiplication, lors de la course de retour, c'est-à-dire de déverrouillage et d'ouverture. Ce mécanisme est réalisé de la manière suivante.

‘ Organe jnenant_l: | 30 Cet organe est constitué par un cône à rampe inclinée 2 qui | coulisse sur une broche axiale de guidage 43 à tête 44 traversant ; · · <un alésage étagé 45 de ce cône. Cette broche est solidaire de la : · tige de manoeuvre du robinet 29 par l'intermédiaire d'une portion i / . · · i de tige filetée 46 vissée dans, l'extrémité supérieure" de la tige de 35 manoeuvre 28 de façon que la broche 43 et cette tige 28 soient i . solidarisées du manchon 4. Ce dernier présente une surface d'atta que 5 dans laquelle sont ménagées trois encoches 11./)/ ! 7 f .

12

Le cône 1 est actionné par une tige-poussoir 33 légèrement modifiée par rapport à celle de la Fig. 6 puisqu'elle comporte une bride 33a de fixation au cône 1, ou tout autre moyen de fixation équivalent.

5 La rampe 2, dont la pente définit le rapport ou facteur de multiplication d'effort F/f, présente une particularité qui n'existe pas sur la Fig. 6; elle comporte une portion de dégagement 2a fortement inclinée par rapport à l'axe X-X, suivie vers le bas par b une portion en palier 2 à peu près parallèle à l'axe X-X. La por-10 tion 2a élargit brusquement l'intervalle angulaire entre le cône 1 et une cavité cylindrique de roulement 47 prolongeant vers le haut la rampe d'appui 3 de la coiffe 12 du mécanisme multiplicateur d'effort. Le dégagement 2a facilite la pénétration des organes de roulement dans la cavité 47 lors de la course de recul de l'organe 15 menant 1 et limite l'effort du galet 8 sur cette cavité cylindrique au point de contact B, car cet effort, sans la portion de dégagement 2a, serait inutilement important et provoquerait une usure / excessive de la cavité 47.'

Il est à noter que le dégagement 2-2° et la cavité cylin-20 drique 47 sont inutiles dans le cas de la Fig. 6, où la course de recul de l'organe menant 1 est très faible, - 0raane_d^appui_et_de_réaction r

On reconnaît la coiffe 12 du corps du mécanisme et la partie 13 de ce corps formant chapeau du robinet. La coiffe 12 comporte 25 intérieurement une cavité de guidage de roulement pour les organes de transmission 7-8-9,qui se décompose, de haut en bas, en une partie cylindrique 47, mentionnée ci-dessus, une partie évasée à rampe droite plane ou tronconique 3, et une partie cylindrique 48 de diamètre supérieur à la partie 47.

30 - Organ^de_ transmis s ion ;

Comme précédemment, les galets 7 et 8 et le rouleau 9- sont représentés ici en un seul exemplaire, mais figurent en plusieurs jeux répartis autour de l'axe X-X de symétrie du mécanisme. Ils sont destinés à rouler a l'intérieur de l'espace limité par les 35 rampes 2-2a-2^, la surface d'attaque 5 et la cavité de roulement 47-3-48.

• 9

Fonctionnement ; / a) çourse_d:aEEroçhe__(i:i3.-g_gt.8Al: le c8ne χ reçoit χ / ! ' 13 i \ poussée du servomoteur (non représenté) par la tige-poussoir 33 et la transmet . (flèche jj1) à L’organe 4 par l’intermédiaire des galets 7 et du rouleau 9, cependant que le galet 8 roule sur la cavité de guidage 47. Bien entendu, les galets 7 et le rouleau 9 roulent j 5 également sur leurs surfaces respectives de roulement. Il n’y a ! ' pas de multiplication d’effort, mais simple transmission de l’effort i exercé par la tige 33, car les galets 8 restent appliqués sur la i | portion 2a de la rampe 2, qui transmet axialement l’effort du cône J 1 au manchon 4 par la surface d’attaque 5, et par suite à la tige j 10 28 de l’obturateur. Pendant cette phase, seul le galet 8 tourne.

Le diagramme des forces de la Fig. 8A montre que plus l’angle o( que ; | la normale à la portion 2a fait avec l’axe X-X est petit, plus i la réaction radiale' f1 = f tgo( est petite, ce qui. diminue l'usure . et la déformation du cylindre 47.

15 b) νβΓΓθρί11η2θ__(ΡΪ3^_9_§^_10)__: le début du verrouillage a lieu lorsque le galet 8 arrive au droit du point B1 d’origine de la rampe d'appui 3 et de raccordement de celle-ci avec la

I X

cavité cylindrique 47. A partir du point B et tant que le galet 8 roule sur la rampe 3, il y a multiplication d'effort, car les 20 galets 7 dépassent la portion de dégagement 2a et s'engagent sur la rampe de multiplication 2 située au-dessus de celle-ci. En effet, le diagramme des efforts de la Fig. 10A montre qu'à partir du point B1 1'angle^ défini comme 1'anglet de la Fig. 8A est beaucoup plus grand que cet anglec*. L'effort radial f3 = ftg^# subi 25 par la rampe 3 est donc"très supérieur à celui subi précédemment par la paroi cylindrique 47. La réaction de la rampe 3 parallèle à l'axe X-X s'en trouve augmentée et produit la multiplication de l'effort £ suivant eette direction.

Le verrouillage (Fig. 10) se termine lorsque l'organe mené 30 4 entre en contact avec le fond de la cavité Iß, constitué par · la partie 13 du corps de robinet. Pendant toute la phase de ver- « rouillage, les galets 7 et 8 et le rouleau 9 ne cessent de rouler, comme cela est expliqué plus haut; l'angle/5 étant constant, 2 l'effort f sur la rampe 3 reste constant, ainsi que par conséquent 35 le facteur de multiplication. La fin de course de verrouillage a lieu avec les galets 7 situés vers l'extrémité de la rampe 2r la plus éloignée de l’axe X-X et le galet 8 sur la rampe 3. ^ / ‘ 14 c) ïi=£:ïii : pendant la phase de verrouillage, le cône 1 a coulissé sur la broche 43, s'éloignant ainsi de la tête 44 de cette broche.

En début de phase de recul à partir de la position de la 5 Fig. 10, la tige 33 exerce une traction vers le haut sur le cône 2 j - 1 (sens de la flèche g ) , élargissant ainsi l'intervalle angulaire entre les rampes 2 et 3 et n'exerçant aucun effort sur les organes de roulement. Il en résulte que le cône 1 revient rapidement en contact avec la tête 44 en coulissant sur la broche 43 sans que 10 les organes 7-8-9 de roulement ne bougent. Puis, poursuivant son recul, le cône 1 entraîne directement la tête 44 et la tige de manoeuvre 28 qui en est solidaire. Les organes de roulement 8 et 9 se contentent de rouler sur leurs surfaces de roulement respectives 47 et 5 sans jouer aucun rôle actif. Il y a simple*.; 15 transmission d'effort sans multiplication. Les galets 7 sont dégagés de la rampe 2 et, lorsque le galet 8 arrive en B*, les galets 7 se ! logent dans la portion de dégagement 2 . On retrouve la configura tion de la Fig. 9, puis celle de la Fig. 8.

Les Fig. 11 â 13 montrent une variante de mécanisme multi-20 plicateur suivant l'invention qui est dite à double effet de multiplication parce qu'elle offre un certain rapport ou facteur de multiplication aussi bien lors de la course de verrouillage que . lors de la course de dé verrouillage.’

Ce mécanisme est en partie analogue au mécanisme précédent 25 des Fig. 8 à 10, mais il a une plus grande longueur mesurée parallèlement à l'axe X-X, car il comporte en deux exemplaires ion certain nombre de pièces analogues. Ce mécanisme est réalisé de la manière suivante.

- Organe menant: 30 Comme précédemment, cet organe est monté coulissant sur la tige 43 à tête 44 d'axe X-X, mais le cône creux 1 est double par un cône similaire 1 à rampe 2 de pente inverse de celle de la rampe 2 et à rainùres lOa. Les cônes 1 et la, qui sont réunis par une partie cylindrique 49, sont de même axe X-X et ne-forment qu'un 35 ensemble solidairement coulissant sur la tige 43 et actionné par * la tige-poussoir 3.3, dont il est solidaire. Ils peuvent être soli- a / daires également d'un piston vissé 33 coulissant dans la cavité / cylindrique 47, qui forme alors cylindre de vérin moteur (Fig. LiÆQ .

/ /7 ; 15 - Organe_djappui_et_de réaction J '

On reconnaît la coiffe 12 du mécanisme multiplicateur et la partie 13 formant chapeau de robinet. La partie 12 est plus longue que précédemment et comporte intérieurement, successivement 5 de haut en bas, les parties suivantes : une cavité cylindrique 47; une partie évasée à rampe droite ou tronconique 3; à nouveau une cavité cylindrique 48 de diamètre supérieur à la partie 47; une partie de resserrement 50 à rampe droite ou tronconique de pente inverse de celle de la partie 3; et une cavité cylindrique 51.

10 - Organes_de_transmission :

En plus des jeux précédents d'éléments 7-8-9, on trouve d'autres jeux analogues d'éléments 107- 108 - 109. Les éléments • 7-8-9 sont destinés à rouler à. l'intérieur de l'espace limité par 3. b les rampes 2-2a-2 , la surface d'attaque 5 de l'organe menant 4 et 15 la cavité de roulement 47-3-48. ‘

Les éléments 107-108-109 sont destinés à rouler à l'inté- c rieur de l'espace limité par les rampes 49-2 , une autre surface d'attaque 5a· de l'organe mené 4 et_ la cavité 47-3-48-50.

- Organe_menâ_ 4_ : 20 II est constitué par un poussoir qui diffère du manchon 4 de la Fig. 8 par une plus grande longueur. A peu près à mi-hauteur de ce poussoir sont ménagées des ouvertures étagées 53 (Fig. 11B) réparties uniformément autour de l'axe X-X en nombre égal aux évidements d'extrémité 11 et servant chacun de logement à un jeu 25 d'éléments 107-108-109. La surface d'appui active du rouleau 109 j est la face supérieure 5a des extrémités de l'ouverture 53, et les galets 107 et 108 peuvent rouler librement và l'intérieur de cette ouverture.

Comme on le voit' à. la Fig. 11B, les éléments 107 et 108, 30 au lieu d'être constitues par des galets, sont constitués par des bagues enfilées l'une surjÎ'autre et sur le rouleau 109. Fonctionnement î a) course_ά^ηρρΓθθΐΐβ__(Ρχ^Λ_9) : le double cône l-la reçoit la poussée du servo-moteur (sens de la flèche g ) par l'intermé-35 diairé de la tige-poussoir 33 et la transmet axialement au poussoir 4 par-l'intermédiaire de la portion de rampe 2a et des galets 7, 8/ et 9, Tout se passe comme à la Fig. 8, les organes 107-1Q8-109 • 16 ! \ i jouant aucun rôle.- Il n’y a pas multiplication d'effort ma.is | transmission directe de l'effort moteur suivant l'axe X-X.

, b) debut_de_verrouillage_jFig^_l: poursuivant le roule ment, le galet 8 aborde la rampe 3, et les galets 7 s'engagent. L 5 sur la rampe 2 de multiplication d’effort. Le fonctionnement est le meme que pour le.mécanisme à simple effet des Fig. 9 et 10, les éléments 107-108-109 étant encore inactifs.

c) ygrrouill age^Fig^lB^ : le fonctionnement est encore le meme que celui du mécanisme à simple effet.Au cours du mouvement 10 de verrouillage, le double cône l-la pénètre à l'intérieur de la partie cylindrique du poussoir 4 située sous les évidements 53 en ; s'éloignant de la tête 44 de la broche 43. En même temps, les i galets 108 abordent la rampe 50 et se rapprochent de l'axe X-X, les galets 107 roulant sur la rampe 2e. Le rouleau 109 se trouve ! 15 alors en contact de butée avec la surface d'attaque supérieure 5a de·1'ouverture 53.

Jusqu ' ici les organes de roulement 107-108-109 n'ont joué aucun a , t rôle actif, mais ils sont arrivés dans une position où il sont 20 prêts à intervenir.

d) déyerrouillage_^Fi2JL_13)_ :une traction est exercée sur i * à ' ci le cône double 1-1 par la tige 33 ou par le piston 33 (sens de la i 2 flèche g ). La multiplication de l'effort de traction fourni par le servo-moteur est donnée par le roulement des galets 107 sur la 25 rampe 2e avec l'appui du galet 108 sur la rampe d'appui ou de réaction 50, ce qui permet au rouleau 109 d'exercer une poussée sur la surface d'attaque 5a du poussoir 4 et de tirer ce poussoir vers ; le haut en entraînant ainsi un recul de la tige de manoeuvre 28 de.

l'obturateur, qui en est solidaire. Pendant ce dêverrouillage, les ! 30 éléments ,7-8-9i sont inactifs.

! e) recul_^Fig. _12)_ : au cours de ce dêverrouillage, le cône | double l-la, qui s'était éloigné de la tête 44 en coulissant sur la | broche 43 au cours de la phase de verrouillage, se rapproche de j ! cette tête 44. Dès qu'il n'y a plus de résistance au déverrouilla- , 35 ge, les éléments 107-108-109 s'écartent librement de l'axe X-X, i profitant de l'élargissement de la rampe 50. Le cône double 1-1^/ .

j coulisse sur la tige 43 jusqu'à buter sur la tête 44. Puis, soué/, 17 l’action de l'effort de traction exercé sur le .cône double l-la par la tige 33 ou le piston 33a Csens de la flèche g2), ce cône double, en butée contre la tête 44 et donc solidarisé à nouveau en translation avec la tige 28, reprend sa position de la Fig. 11 en 5 entraînant directement la tige de manoeuvre 28 par la tête 44, ce qui permet une ouverture de l'obturateur sans multiplication d'effort. Pendant ce recul, aucun élément roulant 7-8-9 n'est actif.

Le dimensionnement est choisi de façon que même si les éléments 107-108-109 sortent des ouvertures 53, ils restent positionnés / IO par rapport à elles et y retournent d'eux-mêmes.

Dans les modes de réalisation des Fig. 8 à 13, grâce à la portion 2a d'entraînement axial direct sans multiplication, la course d'approche de l'obturateur vers la position de fermeture peut être aussi grande que possible et ne dépend que de la longueur 15 de la cavité cylindrique 47.

Par ailleurs, alors que le mécanisme à simple effet n'assure pas de multiplication d'effort au déverrouillage, le mécanisme . à double effet en assure une. Le mécanisme à simple effet des Fig. 8 à 10 est donc applicable aux robinets à soupape classiques 20 à sens d'écoulement .de fluide bien défini et de petit diamètre, tandis que le mécanisme à double effet des Fig. 11 à 13 est utile pour les robinets-vannes à opercule simple ou à deux opercules susceptibles de se coincer, ainsi que pour les robinets à ogive et à siège conjugué évasé et pour les robinets à soupape où le 25 sens d’écoulement du fluide n'est pas défini et dont la soupape peut de ce fait être soumise à une pression de fermeture importante, nécessitant alors un effort important de soulèvement.

On remarque encore que le manchon 1 de la Fig. 6 a des rampes d'inclinaison inverse de celle du cône 1 des Fig. 8 à 13.

•30 II en résulte que les mouvements des organes menants pour provoquer l'ouverture et la fermeture de la soupape sont inverses: c'est la montée du manchon 1 de la Fig. 6 mais la descente du cône 1 des Fig. 8 à 13 qui provoque.:., la fermeture. On choisira le sens de l'inclinaison des rampes 2 en fonction des nécessités de la cons-35 truction; il est à noter que ce choix n'est pas possible avec les mécanismes à billes ou analogues de la technique antérieure et est y rendu possible par la faculté des galets 7 et .8 de tourner en sei^j? , opposés. ' / // ùf : • * ' 18

Une variante, du robinet de la Fig. 6 est représentée à la Fig. 14. Le cône moteur 1 à rampes 2 a sa conicité convergente vers la soupape (non représentée) et divergente vers le servomoteur. Cette conicité est donc inverse de celle du manchon 1 de la Fig.6.

5 Un ressort 40a de rappel en position de fermeture est comprimé' entre le cône 1 et la voûte supérieure de la coiffe 12. Il est à noter d'ailleurs que'si, dans cet exemple comme dans celui de la Fig. 6, c'est le ressort 40 ou 40 qui assure le rappel en position de fermeture, c'est pour des raisons de sécurité, le robinet étant 10 supposé· devoir rester normalement fermé tant que le servomoteur ne reçoit pas un fluide sous pression. On peut évidemment imaginer un montage inverse du ressort assurant le maintien du robinet -en position puverte,le servomoteur provoquant la fermetùre du robinet • · ;. i « - lorsqu'il.est alimenté sous pression, 15 Exemple numérique :

Dans un robinet du type de la Fig. 6 équipé d'un multiplicateur d'effort suivant l'invention, pour un effort de 125 kg en vue d'appliquer la soupape 29 sur le siège 25, il suffit d'un ressort 40 ayant une poussée de 15 kg et une grande flexibilité. Il 20 suffit d'un vérin à membrane /"'du commerce d'une surface efficace de 8 cm , alors que dans un robinet démuni d'un multiplicateur d'effort, il faut un vérin à membrane d'une surface efficace de 35 cm . Le multiplicateur d'effort de l'invention permet donc de réduire sensiblement l'encombrement et le coût du vérin à mem-25 brane et d'alléger considérablement la poussée du ressort.

En variànte, la rampe de multiplication d'effort 2 peut comporter successivement deux pentes, l'une d'approche avec une certaine multiplication, l'autre de verrouillage avec une multi- -plication encore plus forte.La première pente pourrait par exemple 30 donner un facteur de multiplication de 5 et la seconde un facteur I ' - · de multiplication de 10 à 12. Cette dernière serait du côté de 'l'extrémité la plus éloignée de l'axe de déplacement de la rampe. · La rampe 2 peut être également à pente variable de manière continue, comme urP came.

35 Le multiplicateur de l'invention est utilisable non seulement pour l'actionnement de robinets, mais encore pour le blocage ou le/ bridage de pièces à usiner sur des machines-outils , la soupape 29 /QQr· venant l'outil de blocage ou de bridage. /y/ ..- 19 L'invent-ion est encore applicable à 1 'actionnement de poinçons de marquage ou de découpage,' la soupape 29 devenant un outil à découper. ‘ ' L'invention est encore applicable aux embrayages, la tige 5 de manoeuvre 28 étant alors solidaire "d'un disque ou d'un cône d'çmbrayage.

Ces différentes applications industrielles ont comme point commun la nécessité d'appliquer un effort plus important en position finale de l'organe actionné qu'au cours du déplacement de cet * ! 10 organe pour gagner cette position, ou encore la nécessité d'appliquer un effort plus important pour détacher un organe actionné d'une certaine position privilégiée, l'éloignement de cette position / ’ privilégiée se faisant ensuite avec un effort moins important,^ Λ / 1..

i.

Claims (6)

1. Mécanisme multiplicateur d'effort7 du type comprenant lin organe menant mobile suivant un axe et présentant une surface menante faisant un angle relativement faible avec cet axe, une surface d’appui fixe faisant un angle relativement grand avec cet » 5 axe, un organe mené mobile suivant ledit axe et présentant une surface d’attaque perpendiculaire à cet axe, et des organes de roulement pouvant venir en contact simultanément avec ces trois surfaces, caractérisé en ce que chaque organe de roulement compor- ß te trois éléments de roulement (7-8-9, 107-108-109) indépendants 10 librement rotatifs autour d’un même axe (Y-Y), chacun de ces éléments pouvant rouler sur une et une seule des trois surfaces (2-3-5,:2^-50-53).

2. Mécanisme suivant la revendication 1, caractérisé en ce / que les surfaces menante (2) et d'appui (3) divergent toutes deux 15 vers la surface d'attaque (5) .

3. Mécanisme suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces menante (2) et d'.appui (3) divergent et conver-' gent respectivement vers la surface' d'attaque (5,5a) .

4. Mécanisme suivant la revendication 2, caractérisé en ce 20 que la surface d'appui (3) est précédée, en considérant le sens · actif (g·*-) de déplacement de l'organe menant, d'une surface (47) | ' parallèle à l'axe. (X-X) , la surface menante (2) présentant un décrochement (2-2°) formant un angle important par rapport à cet axe. 25 5,- Mécanisme suivant l'une quelconque des revendications : 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe menant (1) est monté coulis sant le long d'une tige (43) à tête (44) solidaire de· l'organe mené (4) et se solidarise de cette tête pendant sa course de retour (g^). 30 6.- Mécanisme suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un second ensemble multi-plicateur comprenant une secondesurface menante (2 ), une seconde surface d'appui (50) et une seconde surface d'attaque (5a)/ainsi qu'un second jeu d'organes de roulement (107-108-109) analogues 35 aux premiers (7-8-9), ce second ensemble étant agencé de façon^à/ multiplier l'effort dans le sens de déplacement (g^) de l'orgene menant opposé au premier (g ). f/ j

7. Mécanisme suivant l'une quelconque des revendications i là 6, caractérisé en ce que les trois éléments (7-8-9,107-108-109) ; ont des diamètres différents, les surfaces menante (2) et d'atta- * a \\ p, que (5) présentant des évidements (10-11 -11 , 10 -53) recevant 5 avec jeu les éléments (7-8, 107-108) de plus grand diamètre que celui (7-9, 107-109) avec lequel elles coopèrent respectivement.

8.- Robinet à obturateur coulissant et à servomoteur d’ac-tionnement, caractérisé en ce qu'entre le servomoteur (31-32) et la tige de manoeuvre (28) de l'obturateur (29) est interposé un 10 mécanisme suivant l'nne quelconque des revendications 1 à 7. Dessins : planches dont .........page de garde .....pages de description 5. a r ···--·<*..._ pages de revendications .........abrégé descriptif Luxembourg, !e -7JUIU37ÎL Le : XI/ Charles München i » ί j « N j i