WO2002001079A1 - Verin hydraulique a double effet avec dispositif de blocage axial - Google Patents

Verin hydraulique a double effet avec dispositif de blocage axial Download PDF

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WO2002001079A1
WO2002001079A1 PCT/FR2001/002030 FR0102030W WO0201079A1 WO 2002001079 A1 WO2002001079 A1 WO 2002001079A1 FR 0102030 W FR0102030 W FR 0102030W WO 0201079 A1 WO0201079 A1 WO 0201079A1
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piston
annular
rod
cylindrical wall
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Pierre Vincent
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Hydraulique Production Systems
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    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/26—Locking mechanisms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/26—Locking mechanisms
    • F15B15/261—Locking mechanisms using positive interengagement, e.g. balls and grooves, for locking in the end positions

Definitions

  • Double acting hydraulic cylinder with axial locking device Double acting hydraulic cylinder with axial locking device.
  • the invention relates to a double-acting hydraulic cylinder comprising a cylinder body closed at one end by a bottom and at the other end by a cylinder head, a guide piston mounted to slide in the cylinder body, a cylinder rod. integral with the guide piston and sealingly passing through the cylinder head, hydraulic means for actuating the jack rod and mechanical locking means for the jack rod in a predetermined extension position.
  • jacks are used to move parts or tools, and these parts or tools must be kept in a fixed position for the duration of an operation.
  • each mold element is fixed to the end of a cylinder rod and the actuation of the cylinder rod causes a translation of the element.
  • the movable element is immobilized on a fixed frame by means of a pin accommodating in a bore formed in the element and the frame , this bore having a direction perpendicular to the axis of the cylinder rod.
  • This spindle is also manipulated by a second double-acting cylinder.
  • DE 12 57 583 discloses a hydropneumatic cylinder in which: a) the cylinder body has two coaxial cylindrical walls of different internal diameters, connected by a frustoconical annular section, the cylindrical wall having the largest diameter being disposed on the side of the head cylinder and the cylindrical wall having the smallest diameter serving to guide the guide piston, b) the actuator rod has between the guide piston and the cylinder head an annular protuberance having a diameter at most equal to the diameter of the cylindrical wall having the smallest diameter, said protuberance being disposed in line with the cylindrical wall having the largest diameter, in the predetermined extension position of the jack rod, c) the guide piston comprises means which put the two in fluid communication sides of said guide piston, d) an annular piston is disposed on the portion of cylinder rod located between the guide piston and the annular protuberance, this annular piston being capable of sliding in leaktight manner on the cylindrical wall having the smallest diameter and being capable of sliding in leaktight manner on said portion of piston rod under the action of the pressure agent
  • the narrowed end of the annular piston is frustoconical and ends in a flat front face.
  • the means for radially moving the locking members comprise bevelled pins axially passing through the annular protuberance and the bevels of which are disposed between the locking members and move them apart when these pins come to press against the cylinder head in the position of maximum extension of the cylinder rod.
  • the locking members are in abutment on the frustoconical annular section of the cylinder body and on the tapered narrowed end of the annular piston. This is why a spring is provided in this document between the annular piston and the guide piston.
  • This spring must exert a considerable force to avoid a total or partial unlocking of the jack when the jack rod receives forces during an injection molding operation.
  • the bevelled pins have a given length, which does not allow a subsequent modification of the length of the cylindrical wall of larger diameter for adjusting the extension of the jack rod during injection molding.
  • the pressures of the fluidic agent must be sufficient to compensate for the forces of the spring.
  • One of the aims of the invention is to propose a double-acting cylinder which makes it possible to position a mold element in a precise position and to collect external compressive forces exerted on the cylinder rod during an operation of injection molding for example.
  • Another object of the invention is to provide a double-acting cylinder whose piston rod can be immobilized mechanically and precisely in a predetermined extension position.
  • the hydraulic cylinder according to the invention is characterized in that the narrowed end section of the annular piston is cylindrical and is terminated by a conical surface which is intended to cooperate with a conical surface of the members locking in order to bias them radially outwards, when the pressure agent acts on said annular piston in the direction of extension of the jack rod.
  • the bearing surfaces can be appreciable, and the compressive forces exerted axially on the head of the cylinder rod can be taken up only by the locking members, without the aid of the pressure agent.
  • the locking members comprise, radially outward, conical surfaces which cooperate with the frustoconical section of the cylinder body in the locking position.
  • the locking members are constituted by two half-rings.
  • the jack rod In order to facilitate maintenance of the jack in the event of buckling of the jack rod, the jack rod consists of two separable cylindrical parts, connected by screwing, one of which has the annular protuberance and the portion of jack rod on which is mounted the annular piston and the other of which slides in the cylinder head.
  • the cylinder body advantageously consists of two coaxial parts, one of which, external, comprises the cylinder head, means of attachment to a frame, the connections to a source of fluid, and a cylindrical outer wall having an internal thread, and the other, internal one, comprising the bottom of the cylinder body and the body of the cylinder chamber, which has an external thread intended to cooperate with said internal thread in order to allow adjustment of the predetermined extension position relative to the frame, internal conduits being formed in said two parts between the fittings and the ends of the cylinder chamber.
  • This arrangement has an additional advantage. Because the fittings are arranged on the external part fixed to the frame, the external hydraulic fluid supply and exhaust conduits do not undergo any modification during adjustment. They can be constituted by rigid metallic conduits in place of flexible conduits.
  • FIG. 1 is a section on a plane passing through the axis of the cylinder d 'A cylinder according to the invention; the upper part of this figure shows a half-section of the cylinder rod in the maximum retraction position and not locked, while the lower part of this figure shows a half-section of the cylinder rod in the locked position;
  • Figures 2a to 2e show various positions of the cylinder rod in its cylinder when it is subjected to deployment between the maximum retraction position and the locking position;
  • Figure 3 shows in perspective a locking half-crown;
  • Figure 4 is an axial view of a locking half-crown in the locking position; and
  • Figure 5 is a section of a half-crown along the line VV of Figure 4.
  • a double-acting hydraulic cylinder which comprises a cylinder body 2 closed at one end by a bottom 3 and at the other end by a cylinder head 4 which has a bearing 5 with an orifice 6 of axis X.
  • a piston 7 is fixed to the internal end 8 of a cylinder rod 9 passing through the orifice 6 with interposition of seals 10.
  • the cylinder body 2 is made up of two coaxial parts 2a, 2b of axis X which fit into each other.
  • the external part 2a is in the form of a rigid tank, the cylindrical peripheral wall 11 of which has an internal thread 12, and the bottom of which is fitted with the bearing 5.
  • the internal part 2b is in the form of an inverted tank whose wall device 13 has an external thread 14 and the bottom of which forms the bottom 3 of the cylinder body 2.
  • the internal thread 12 and the thread 14 have identical diameters so that they cooperate together to axially fix the internal part 2b in the external part 2a . Seals 15 are interposed between the external part 2a and the internal part 2b.
  • a nut 16 and a screw 21 deposited in a bore 18 make it possible to immobilize in rotation the internal part 2b relative to the external part 2a.
  • the cylindrical peripheral wall 11 of the outer part 2a is equipped with connectors 17 and 19 for the connection of supply and exhaust conduits for a pressure agent, preferably oil.
  • the connector 17 communicates with the end of the internal cavity of the cylinder body 2 located in the vicinity of the bearing 5 by a conduit 20 formed in the cylindrical peripheral wall 11.
  • the connector 19 communicates by a conduit 22 formed in the cylindrical peripheral wall 11 with an annular chamber 23 formed between the external 2a and internal 2b parts in the cylindrical peripheral wall 11 of the peripheral wall 13.
  • a conduit 24 formed in the peripheral wall 13 of the internal part 2b places the annular chamber 23 in communication with the end of the internal cavity of the cylinder body 2, situated in the vicinity of the bottom 3.
  • the external part 2a is further provided with fixing means on a frame, these fixing means not being shown in the drawings for the sake of clarity .
  • the internal part 2b can thus be positioned axially adjustable in the fixed external part 2a.
  • the connections 17 and 19 are thus fixed relative to the frame which also supports the source of pressure agent.
  • the internal cavity of the inner part 2b is delimited by two cylindrical walls of axis X of different diameter, connected by a frustoconical wall 25 of axis X, the cylindrical wall 26 of smaller diameter is disposed on the side of the bottom 3, and the cylindrical wall 27 of larger diameter is disposed on the side of the opening 28 of the internal part 2b, that is to say on the side of the cylinder head 4.
  • the piston 7 is slidably mounted in the cylindrical wall 26 having the smallest diameter, with possible interposition of a seal 29. It further comprises through orifices 30, of axis X, which put the two faces of the fluid in communication.
  • the cylinder rod 9 is also made in two parts, namely an external part 9a which slides in the bearing 5 and an internal part
  • the external part 9a is terminated inside the cylinder body 2 by a thread 31 which cooperates with a thread formed at the end of the internal part 9b opposite the piston 7.
  • the internal part 9b comprises three sections of different diameter, namely a section 33 having a diameter at most equal to the diameter of the cylindrical wall 26 having the smallest diameter, located around the above-mentioned thread, a middle section 34 having a diameter equal to about half the diameter of the cylindrical wall 26, and a narrowed section constituting the end 8 on which the piston 7 is mounted.
  • the large diameter section 33 is delimited axially by two front walls 35, 36 which extend radially outwards.
  • the front wall 35 in abutment against the cylinder head 4, defines the maximum possible extension of the jack rod 9.
  • the front wall 36 disposed opposite the piston 7 axially delimits with the latter an annular chamber 37 surrounding the middle section 34.
  • This annular chamber 37 houses, on the one hand, a stage annular piston 40 having an inside diameter equal to the diameter of the middle section 34 and an outside diameter equal to the diameter of the cylindrical wall 26 having the smallest diameter and, on the other hand part, two locking half-rings 41a, 41b, shown in detail in FIGS. 3 to 5.
  • Each half-ring 41a, 41b is delimited radially by a portion of external cylindrical wall 42 having a diameter equal to the diameter of the cylindrical wall 26, an inner cylindrical wall portion 43 having a diameter equal to the diameter of a narrowed cylindrical end portion 44 of the annular piston 40, and axially, on the one hand, by a front wall 45 bearing against the front wall 36 of section 33 and, on the other hand, by two frustoconical walls 46 and 47 located opposite the piston 7.
  • the annular piston 40 is interposed between the half-rings 41a, 41b and the piston 7.
  • the cylindrical narrowed end 44 of the annular piston is terminated by a conical surface 48 which cooperates with the frustoconical wall 46
  • the cylindrical narrowed end 44 of the annular piston 40 is connected to the external cylindrical wall of this annular piston 40 by a second conical wall 49.
  • the length of the cylindrical narrowed re-end wall 44 is substantially equal to the width of the portion of inner cylindrical wall 43 of the half-rings 41a and 41b.
  • the external diameter of the narrowed end 44 is substantially equal to half the sum of the diameters of the middle section 34 of the jack rod 9 and of the cylindrical wall 26.
  • the extent of the wall frustoconical 25 of the cylinder body 2 is substantially equal to the extent of the frustoconical wall 47 of the half-rings 41a and 41b.
  • Seals 50 are interposed between the annular piston 40, on the one hand, and the middle section 34 and the cylindrical wall 26, on the other hand.
  • Figures 2a to 2e show different positions taken by the cylinder rod 9, the annular piston 40 and the half-rings 41a, 41b, when a pressure agent is introduced into the cylinder body through the conduit 24.
  • the piston rod 9 is in the maximum retraction position.
  • the pressure agent is introduced through the connector 19, via the conduit 22, the chamber 23 and the conduit 24, the conduit 20 is exhausted.
  • the pressure PI applies to the two faces of the piston 7. Since the half-rings 41a and 41b cannot deviate radially, the annular piston 40 remains stationary relative to the middle section 34.
  • the cylinder rod 9 is moved to the left, as shown in Figure 2b.
  • the cylindrical narrowed portion 44 of the annular piston 40 slides along the portions of internal cylindrical walls 43 of the half-rings 41a, 41b, and the frustoconical wall 46 of the half-rings comes bearing against the frustoconical wall 49 of the annular piston 40. If the extension movement of the cylinder rod 9 is continued, the half-crowns 41a and 41b slide along the cylindrical wall 27 of large diameter, until that the front face 35 of the section 33 of large diameter comes to press against the cylinder head 4.
  • annular piston 40 moves towards the straight until the frustoconical faces 46 and 47 of the half-rings 41a and 41b come into abutment respectively against the frustoconical wall 48 of the annular piston 40 and against the frustoconical wall 25 of the cylinder body 2.
  • the half-crowns 41a and 41b are further immobilized radially between the cylindrical narrowed end portion 44 of the annular piston 40 and the cylindrical wall 27 having the largest diameter of the cylindrical body 2, as shown in FIG. 2e.
  • piston 7 is used only for guiding and centering the piston rod 9 and for abutment on the annular piston 40.
  • the seals 10 play only the role of sliding means and not a role of seal.
  • the large diameter section 33 of the internal part 9b of the cylinder rod 9 has on its front face 36 an annular cavity 51 in the form of a wedge, in which is housed the end of the narrowed part 44 of the annular piston when the half crowns 41a and 41b are in the locked position.

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Abstract

Le vérin hydraulique (1) à double effet, avec dispositif de blocage axial, comporte une chambre de cylindre délimitée par deux parois cylindriques coaxiales (26, 27) de diamètres différents, raccordées par une paroi (25) tronconique. Un piston de guidage (7), coulissant dans la paroi cylindrique (26) de petit diamètre, est fixé à l'extrémité d'une tige de vérin (9). Cette tige de vérin (9) comporte une protubérance annulaire (33) ayant un diamètre égal au diamètre de la paroi cylindrique (26). Un piston étagé annulaire (40), assurant l'étanchéité entre les deux chambres de cylindre, est monté coulissant sur la portion médiane (34) de la tige de vérin entre le piston (7) et la protubérance annulaire (33). Lors de l'extension du vérin, l'extrémité rétrécie (44) du piston annulaire (40) appuie sur des surfaces coniques (46) de deux demi-couronnes (41a, 41b) et tend de repousser ces dernières vers l'extérieur. Lorsque les demi-couronnes sont en regard de la paroi cylindrique (27) de grand diamètre, les demi-couronnes (41a, 41b) sont repoussées vers l'extérieur, et l'extrémité rétrécie (44) du piston annulaire (40) s'intercale entre elles et la portion médiane (34) de la tige de vérin.

Description

Vérin hydraulique à double effet avec dispositif de blocage axial.
L'invention concerne un vérin hydraulique à double effet comportant un corps de cylindre obturé à une extrémité par un fond et à l'autre extrémité par une tête de cylindre, un piston de guidage monté coulissant dans le corps de cylindre, une tige de vérin solidaire du piston de guidage et traversant de manière étanche la tête de cylindre, des moyens hydrauliques pour actionner la tige de vérin et des moyens de verrouillage mécanique de la tige de vérin dans une position d'extension prédéterminée.
Dans de nombreuses applications on utilise des vérins pour déplacer des pièces ou outils, et ces pièces ou outils doivent être maintenus dans une position fixe pendant la durée d'une opération.
Il en est ainsi notamment lorsque les pièces en question sont des éléments d'un moule en plusieurs morceaux utilisés pour la fabrication de pièces en matière plastique par injection. En général, chaque élément de moule est fixés à l'extrémité d'une tige de vérin et l'actionnement de la tige de vérin provoque une translation de l'élément. Pour éviter que la tige de vérin se rétracte lors de l'injection de la matière plastique sous haute pression, l'élément mobile est immobilisé sur un bâti fixe au moyen d'une broche logeant dans un alésage ménagé dans l'élément et le bâti, cet alésage ayant une direction perpendiculaire à l'axe de la tige de vérin. Cette broche est également manipulé par un deuxième vérin à double effet. Ainsi, pour positionner et fixer un élément de moule par rapport au bâti, on utilise deux vérins à double effet dont les tiges forment un angle droit, l'un des vérins servant au déplacement de l'élément de moule, et l'autre servant au déplacement de la broche de fixation. Les contraintes dues aux forces de pression lors du moulage sont dans ce cas reprises par la broche de fixation. Cette façon de faire nécessite donc de réaliser un alésage dans chaque élément de moule, et de disposer de deux vérins à double effet pour chaque élément de moule. Elle présente surtout l'inconvénient de nécessiter un temps de mise en place du moule et un temps de démoulage appréciables, car l'actionnement des deux vérins doit être consécutif. Lors de la mise en place du vérin, on actionne d'abord la tige de vérin reliée à l'élément, puis, lorsque l'élément est positionné, on actionne la tige de vérin reliée à la broche. Pour le démoulage de la pièce injectée on procède dans le sens inverse.
DE 12 57 583 dévoile un vérin hydropneumatique dans lequel : a) le corps de cylindre présente deux parois cylindriques coaxiales de diamètres internes différents, raccordées par une section annulaire tronconique, la paroi cylindrique ayant le plus grand diamètre étant disposée du côté de la tête de cylindre et la paroi cylindrique ayant le plus petit diamètre servant à guider le piston de guidage, b) la tige de vérin présente entre le piston de guidage et la tête de cylindre une protubérance annulaire ayant un diamètre au plus égal au diamètre de la paroi cylindrique ayant le plus petit diamètre, ladite protubérance étant disposée au droit de la paroi cylindrique ayant le plus grand diamètre, dans la position d'extension prédéterminée de la tige de vérin, c) le piston de guidage comporte des moyens mettant en communication fluidique les deux côtés dudit piston de guidage, d) un piston annulaire est disposé sur la portion de tige de vérin située entre le piston de guidage et la protubérance annulaire, ce piston annulaire étant susceptible de coulisser de manière étanche sur la paroi cylindrique ayant le plus petit diamètre et étant susceptible de coulisser de manière étanche sur ladite portion de tige de piston sous l'action de l'agent de pression entre une position de libération de la tige de vérin dans laquelle il appuie contre le piston de guidage et une position de verrouillage dans laquelle il appuie contre la protubérance annulaire, ledit piston annulaire présentant une section d'extrémité rétrécie du côté de la protubérance annulaire, et e) les moyens de verrouillage comportent des organes de verrouillage qui, en position de libération de la tige de vérin, logent axialement entre une face radiale de la protubérance et le piston annulaire et logent radialement entre la portion de tige de vérin et la paroi cylindrique ayant le plus petit diamètre, et qui, en position de verrouillage, logent radialement entre la paroi cylindrique ayant le plus grand diamètre et la section d'extrémité rétrécie du piston annulaire et logent axialement entre ladite face radiale de la protubérance et la section tronconique du corps de cylindre, et des moyens pour solliciter le déplacement radial desdits organes de verrouillage. Dans ce document, l'extrémité rétrécie du piston annulaire est tronconique et se termine par une face frontale plane. Les moyens pour déplacer radialement les organes de verrouillage comportent des goupilles biseautées traversant axialement la protubérance annulaire et dont les biseaux sont disposés entre les organes de verrouillage et les écartent lorsque ces goupilles viennent appuyer contre la tête de cylindre dans la position d'extension maximale de la tige de vérin. Dans la position de verrouillage, les organes de verrouillage sont en appui sur la section annulaire tronconique du corps de cylindre et sur rextrémité rétrécie tronconique du piston annulaire. C'est pourquoi il est prévu dans ce document un ressort entre le piston annulaire et le piston de guidage.
Ce ressort doit exercer une force considérable pour éviter un déverrouillage total ou partiel du vérin lorsque la tige de vérin encaisse des efforts lors d'une opération de moulage par injection. En outre les goupilles biseautées ont une longueur donnée, ce qui ne permet pas une modification ultérieure de la longueur de la paroi cylindrique de plus grand diamètre pour le réglage de l'extension de la tige de vérin lors d'un moulage par injection. En outre les pressions de l'agent fluidique doivent être suffisantes pour compenser les efforts du ressort.
L'un des buts de l'invention est de proposer un vérin à double effet qui permette de positionner un élément de moule dans une position précise et d'encaisser des forces extérieures de compression exercées sur la tige de vérin lors d'une opération de moulage par injection par exemple.
Un autre but de l'invention est de proposer un vérin à double effet dont la tige de piston peut être immobilisée mécaniquement et avec précision dans une position d'extension prédéterminée.
Partant de cet état de la technique, le vérin hydraulique selon l'invention est caractérisé par le fait que la section d'extrémité rétrécie du piston annulaire est cylindrique et est terminée par une surface conique qui est destinée à coopérer avec une surface conique des organes de verrouillage afin de les solliciter radialement vers l'extérieur, lorsque l'agent de pression agit sur ledit piston annulaire dans le sens de l'extension de la tige de vérin.
Ainsi dans la position de verrouillage, lorsque la tige de vérin encaisse des charges tendant à le rétracter, les organes de verrouillage sont en appui sur la section annulaire tronconique du corps de vérin et exercent uniquement des forces radiales sur la section rétrécie cylindrique du piston annulaire. Le ressort de l'art antérieur est donc inutile, et de faibles pressions suffisent pour déplacer la tige de vérin. Les goupilles biseautées de l'art antérieur sont également supprimées.
Du fait que dans la position de verrouillage les organes de verrouillage sont écartés vers l'extérieur et coopèrent avec la section tronconique du corps de cylindre, les surfaces d'appui peuvent être appréciables, et les efforts de compression exercés axialement sur la tête de la tige de vérin peuvent être repris uniquement par les organes de verrouillage, sans l'aide de l'agent de pression.
Afin d'augmenter notablement les surfaces d'appui, les organes de verrouillage comportent, radialement vers l'extérieur, des surfaces coniques qui coopèrent avec la section tronconique du corps de cylindre dans la position de verrouillage.
De préférence, les organes de verrouillage sont constitués par deux demi-couronnes.
Afin de faciliter la maintenance du vérin en cas de flambage de la tige de vérin, la tige de vérin est constituée de deux pièces cylindriques séparables, reliées par vissage dont l'une comporte la protubérance annulaire et la portion de tige de vérin sur laquelle est monté le piston annulaire et dont l'autre coulisse dans la tête de cylindre.
Ainsi, en cas de flambage de la tige de vérin, l'intégrité de la partie interne du vérin est assurée, et il suffit de remplacer la partie qui coulisse dans la tête de cylindre par une pièce de rechange.
Afin de permettre un réglage précis de la position de verrouillage, le corps de cylindre est constitué avantageusement de deux parties coaxiales dont l'une, externe, comporte la tête de vérin, des moyens de fixation sur un bâti, les raccords à une source de fluide, et une paroi externe cylindrique ayant un taraudage intérieur, et dont l'autre, interne, comporte le fond du corps de cylindre et le corps de la chambre de cylindre, lequel présente un filetage extérieur destiné à coopérer avec ledit taraudage intérieur afin de permettre le réglage de la position d'extension prédéterminée par rapport au bâti, des conduits internes étant ménagés dans lesdites deux parties entre les raccords et les extrémités de la chambre de cylindre. Cette disposition présente un avantage supplémentaire. Du fait que les raccords sont disposés sur la partie externe fixée sur le bâti, les conduits externes d'amenée et d'échappement de fluide hydraulique ne subissent aucune modification lors du réglage. Ils peuvent être constitués par des conduits métalliques rigides en lieu et place de conduits flexibles.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une coupe selon un plan passant par l'axe du cylindre d'un vérin conforme à l'invention; la partie supérieure de cette figure montre une demi-coupe de la tige de vérin dans la position de rétraction maximale et non verrouillée, tandis que la partie inférieure de cette figure montre une demi-coupe de la tige de vérin dans la position de verrouillage ; les figures 2a à 2e montrent divers positionnements de la tige de vérin dans son cylindre lorsqu'elle est soumise à un déploiement entre la position de rétraction maximale et la position de verrouillage ; la figure 3 montre en perspective une demi-couronne de verrouillage ; la figure 4 est une vue axiale d'une demi-couronne de verrouillage dans la position de verrouillage ; et la figure 5 est une coupe d'une demi-couronne selon la ligne V-V de la figure 4. Sur les dessins on a représenté par la référence 1 un vérin hydraulique à double effet qui comporte un corps de cylindre 2 obturé à une extrémité par un fond 3 et à l'autre extrémité par une tête de cylindre 4 qui présente un palier 5 avec un orifice 6 d'axe X.
Un piston 7 est fixé à l'extrémité interne 8 d'une tige de vérin 9 traversant l'orifice 6 avec interposition de joints d'étanchéité 10.
Ainsi que cela est montré sur la figure 1, le corps de cylindre 2 est constitué de deux parties coaxiales 2a, 2b d'axe X qui s'emboîtent l'une dans l'autre. La partie externe 2a se présente sous la forme d'une cuve rigide dont la paroi périphérique cylindrique 11 présente un taraudage intérieur 12, et dont le fond est équipé du palier 5. La partie interne 2b se présente sous la forme d'une cuve renversée dont la paroi périphérique 13 présente un filetage extérieur 14 et dont le fond forme le fond 3 du corps de cylindre 2. Le taraudage 12 et le filetage 14 ont des diamètres identiques afin qu'ils coopèrent ensemble pour fixer axialement la partie interne 2b dans la partie externe 2a. Des joints d'étanchéité 15 sont interposés entre la partie externe 2a et la partie interne 2b. Un écrou 16 et une vis 21 déposée dans un alésage 18 permettent d'immobiliser en rotation la partie interne 2b par rapport à la partie externe 2a. La paroi périphérique cylindrique 11 de la partie extérieure 2a est équipée de raccords 17 et 19 pour la connexion de conduits d'alimentation et d'échappement d'un agent de pression, de préférence de l'huile. Le raccord 17 communique avec l'extrémité de la cavité interne du corps de cylindre 2 située au voisinage du palier 5 par un conduit 20 ménagé dans la paroi périphérique cylindrique 11. Le raccord 19 communique par un conduit 22 ménagé dans la paroi périphérique cylindrique 11 avec une chambre annulaire 23 ménagée entre les parties externe 2a et interne 2b dans la paroi périphérique cylindrique 11 de la paroi périphérique 13. Un conduit 24 ménagé dans la paroi périphérique 13 de la partie interne 2b met en communication la chambre annulaire 23 avec l'extrémité de la cavité interne du corps de cylindre 2, située au voisinage du fond 3. La partie externe 2a est en outre pourvue de moyens de fixation sur un bâti, ces moyens de fixation n'étant pas montrés sur les dessins par souci de clarté. La partie interne 2b peut ainsi être positionnée de manière réglable axialement dans la partie externe fixe 2a. Les raccords 17 et 19 sont ainsi fixes par rapport au bâti qui supporte également la source d'agent de pression.
Ainsi que cela se voit sur les dessins, la cavité interne de la partie intérieure 2b est délimitée par deux parois cylindriques d'axe X de diamètre différent, raccordées par une paroi tronconique 25 d'axe X, la paroi cylindrique 26 de plus petit diamètre est disposée du côté du fond 3, et la paroi cylindrique 27 de plus grand diamètre est disposée du côté de l'ouverture 28 de la partie interne 2b, c'est-à-dire du côté de la tête de cylindre 4.
Le piston 7 est monté coulissant dans la paroi cylindrique 26 ayant le plus petit diamètre, avec interposition éventuelle de joint d'étanchéité 29. Il comporte en outre des orifices traversant 30, d'axe X, qui mettent en communication fluidique les deux faces du piston 7. La tige de vérin 9 est également réalisée en deux parties, à savoir une partie externe 9a qui coulisse dans le palier 5 et une partie interne
9b, toutes deux d'axe X. La partie externe 9a est terminée à l'intérieur du corps de cylindre 2 par un filetage 31 qui coopère avec un taraudage ménagé à l'extrémité de la partie interne 9b opposée au piston 7.
La partie interne 9b comporte trois sections de diamètre différent, à savoir une section 33 ayant un diamètre au plus égal au diamètre de la paroi cylindrique 26 ayant le plus petit diamètre, située autour du taraudage mentionné ci-dessus, une section médiane 34 ayant un diamètre égal à environ la moitié du diamètre de la paroi cylindrique 26, et une section rétrécie constituant l'extrémité 8 sur laquelle est monté le piston 7.
La section 33 de grand diamètre est délimitée axialement par deux parois frontales 35, 36 qui s'étendent radialement vers l'extérieur. La paroi frontale 35, en butée contre la tête de cylindre 4, définit l'extension maximale possible de la tige de vérin 9. La paroi frontale 36 disposée en regard du piston 7 délimite axialement avec ce dernier une chambre annulaire 37 entourant la section médiane 34. Lorsque la tige de vérin 9 est dans la position de rétraction maximale, ainsi que cela est montré sur la demi-coupe supérieure de la figure 1, la section 33 de grand diamètre est disposée au moins en partie dans la paroi cylindrique 26 ayant le plus petit diamètre, et la chambre annulaire 37 est délimitée extérieurement par la paroi cylindrique 26.
Cette chambre annulaire 37 loge, d'une part, un piston annulaire étage 40 ayant un diamètre intérieur égal au diamètre de la section médiane 34 et un diamètre extérieur égal au diamètre de la paroi cylindrique 26 ayant le plus petit diamètre et, d'autre part, deux demi- couronnes de verrouillage 41a, 41b, montrées en détail sur les figures 3 à 5. Chaque demi-couronne 41a, 41b est délimitée radialement par une portion de paroi cylindrique extérieure 42 ayant un diamètre égal au diamètre de la paroi cylindrique 26, une portion de paroi cylindrique intérieure 43 ayant un diamètre égal au diamètre d'une portion d'extrémité rétrécie cylindrique 44 du piston annulaire 40, et axialement, d'une part, par une paroi frontale 45 en appui contre la paroi frontale 36 de la section 33 et, d'autre part, par deux parois tronconique 46 et 47 situées en regard du piston 7.
Dans la position de non-verrouillage de la tige de piston 9, montrée sur la demi-coupe supérieure de la figure 1, la portion de paroi cylindrique extérieure 42 est en appui coulissant contre la paroi périphérique 26 et la portion de paroi cylindrique intérieure 43 est en appui coulissant contre la section médiane 34.
Dans cette position de non-verrouillage, le piston annulaire 40 est interposé entre les demi-couronnes 41a, 41b et le piston 7. L'extrémité rétrécie cylindrique 44 du piston annulaire est terminée par une surface conique 48 qui coopère avec la paroi tronconique 46. L'extrémité rétrécie cylindrique 44 du piston annulaire 40 est raccordée à la paroi cylindrique externe de ce piston annulaire 40 par une deuxième paroi conique 49. La longueur de la paroi cylindrique de rextrémité rétrécie 44 est sensiblement égale à la largeur de la portion de paroi cylindrique intérieure 43 des demi-couronnes 41a et 41b.
En outre, le diamètre externe de l'extrémité rétrécie 44 est sensiblement égal à la moitié de la somme des diamètres de la section médiane 34 de la tige de vérin 9 et de la paroi cylindrique 26. En plus, l'étendue de la paroi tronconique 25 du corps de cylindre 2 est sensiblement égal à l'étendue de la paroi tronconique 47 des demi- couronnes 41a et 41b.
Des joints d'étanchéité 50 sont interposés entre le piston annulaire 40, d'une part, et la section médiane 34 et la paroi cylindrique 26, d'autre part.
Les figures 2a à 2e montrent différentes positions prises par la tige de vérin 9, le piston annulaire 40 et les demi-couronnes 41a, 41b, lorsqu'on introduit un agent de pression dans le corps de cylindre par le conduit 24. Sur la figure 2a, la tige de piston 9 est dans la position de rétraction maximale. L'agent de pression est introduit par le raccord 19, via le conduit 22, la chambre 23 et le conduit 24, le conduit 20 est mis à l'échappement. La pression PI s'applique sur les deux faces du piston 7. Les demi-couronnes 41a et 41b ne pouvant s'écarter radialement, le piston annulaire 40 reste immobile par rapport à la section médiane 34. La tige de vérin 9 est déplacée vers la gauche, ainsi que cela est montré sur la figure 2b.
Lorsque les demi-couronnes 41a et 41b ont franchi la paroi cylindrique 26 et sont positionnées en regard de la paroi tronconique 25, ainsi que cela est montré sur la figure 2c, le piston annulaire 40, soumis à la pression PI, peut coulisser sur la section médiane 34. Sa paroi tronconique d'extrémité 48 en appui contre la paroi tronconique 46 des demi-couronnes repoussent ces dernières radialement vers l'extérieur, leurs parois tronconiques 47 pouvant alors coulisser sur la paroi troncomque 25 du corps de cylindre 2, ainsi que cela est montré sur la figure 2d. Lorsque les demi-couronnes 41a et 41b sont écartées au maximum, la portion rétrécie cylindrique 44 du piston annulaire 40 coulisse le long des portions de parois cylindriques intérieures 43 des demi-couronnes 41a, 41b, et la paroi tronconique 46 des demi- couronnes vient en appui contre la paroi tronconique 49 du piston annulaire 40. Si on poursuit le mouvement d'extension de la tige de vérin 9, les demi-couronnés 41a et 41b coulissent le long de la paroi cylindrique 27 de grand diamètre, jusqu'à ce que la face frontale 35 de la section 33 de grand diamètre vienne appuyer contre la tête de cylindre 4.
Si on met le conduit 24 à l'échappement et si on applique une force axiale F sur la tête de la tige de vérin 9, l'ensemble tige de vérin 9, demi-couronne 41a et 41b, piston annulaire 40 se déplace vers la droite jusqu'à ce que les faces tronconiques 46 et 47 des demi- couronnes 41a et 41b viennent en appui respectivement contre la paroi tronconique 48 du piston annulaire 40 et contre la paroi tronconique 25 du corps de cylindre 2. Les demi-couronnes 41a et 41b sont en outre immobilisées radialement entre la portion d'extrémité rétrécie cylindrique 44 du piston annulaire 40 et la paroi cylindrique 27 ayant le plus grand diamètre du corps cylindrique 2, ainsi que cela est montré sur la figure 2e.
Si maintenant partant de la position montrée sur la figure 2e, on introduit un agent de pression par le raccord 17 via le conduit 20, cet agent de pression provoquera d'abord un déplacement vers la gauche du piston annulaire 40, puisque la tige de vérin 9 est verrouillée en position d'extension par les demi-couronnes 41a, 41b. Lorsque le piston annulaire 40 atteint la position montrée sur la figure 2d, la face frontale 36 en appui sur les faces frontales 45 des demi-couronnes 41a, 41b, tend à ramener ces dernières radialement dans la chambre annulaire 37. Le processus se poursuit jusqu'à ce qu'on obtienne la configuration montrée sur la figure 2c. A partir de cette position, le piston annulaire 40 est en appui contre le piston 7, et l'ensemble se déplace vers la droite jusqu'à ce que le piston 7 soit en appui contre le fond 3.
Il est à noter que le piston 7 sert uniquement au guidage et au centrage de la tige de piston 9 et de butée au piston annulaire 40. Les joints d'étanchéité 10 jouent uniquement le rôle de moyens de coulissement et non pas un rôle d'étanchéité.
La section 33 de grand diamètre de la partie interne 9b de tige de vérin 9 présente sur sa face frontale 36 une cavité annulaire 51 en forme de coin, dans laquelle vient loger l'extrémité de la partie rétrécie 44 du piston annulaire lorsque les demi-couronnes 41a et 41b sont dans la position de verrouillage.

Claims

REVENDICATIONS
1. Vérin hydraulique à double effet comportant un corps de cylindre (2) obturé à une extrémité par un fond (3) et à l'autre extrémité par une tête de cylindre (4) , un piston de guidage (7) monté coulissant dans le corps de cylindre (2), une tige de vérin (9) solidaire du piston de guidage (7) et traversant de manière étanche la tête de cylindre (4), des moyens hydrauliques pour actionner la tige de vérin (9) et des moyens de verrouillage mécanique de la tige de vérin (9) dans une position d'extension prédéteπriinée, dans lequel a) le corps de cylindre (2) présente deux parois cylindriques (26, 27) coaxiales de diamètres internes différents, raccordées par une section annulaire tronconique (25), la paroi cylindrique (27) ayant le plus grand diamètre étant disposée du côté de la tête de cylindre (4) et la paroi cylindrique ayant le plus petit diamètre (26) servant à guider le piston de guidage (7), b) la tige de vérin (9) présente entre le piston de guidage (7) et la tête de cylindre (4) une protubérance annulaire (33) ayant un diamètre au plus égal au diamètre de la paroi cylindrique (26) ayant le plus petit diamètre, ladite protubérance (33) étant disposée au droit de la paroi cylindrique (27) ayant le plus grand diamètre, dans la position d'extension prédéterminée de la tige de vérin (9), c) le piston de guidage (7) comporte des moyens (30) mettant en communication fluidique les deux côtés dudit piston de guidage (7), d) un piston annulaire est disposé sur la portion de tige de vérin (34) située entre le piston de guidage (7) et la protubérance annulaire (33), ce piston annulaire(40) étant susceptible de coulisser de manière étanche sur la paroi cylindrique (26) ayant le plus petit diamètre et étant susceptible de coulisser de manière étanche sur ladite portion de tige de piston (34) sous l'action de l'agent de pression entre une position de libération de la tige de vérin (9) dans laquelle il appuie contre le piston de guidage (7) et une position de verrouillage dans laquelle il appuie contre la protubérance annulaire (33), ledit piston annulaire (40) présentant une section d'extrémité rétrécie (44) du côté de la protubérance annulaire (33), et e) les moyens de verrouillage comportent des organes de verrouillage (41a, 41b) qui, en position de libération de la tige de vérin (9), logent axialement entre une face radiale (36) de la protubérance (33) et le piston annulaire (40) et logent radialement entre la portion de tige de vérin (34) et la paroi cylindrique (26) ayant le plus petit diamètre, et qui, en position de verrouillage, logent radialement entre la paroi cylindrique (27) ayant le plus grand diamètre et la section d'extrémité rétrécie (44) du piston annulaire (40) et logent axialement entre ladite face radiale (36) de la protubérance (33) et la section tronconique (25) du corps de cylindre (2), et des moyens pour solliciter le déplacement radial desdits organes de verrouillage (41a, 41b), caractérisé par le fait que la section d'extrémité rétrécie (44) du piston annulaire (40) est cylindrique et est terminée par une surface conique (48) qui est destinée à coopérer avec une surface conique (46) des organes de verrouillage (41a, 41b) afin de les solliciter radialement vers l' extérieur, lorsque l'agent de pression agit sur ledit piston annulaire (40) dans le sens de l'extension de la tige de vérin (9).
2. Vérin selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les organes de verrouillage (41a, 41b) comportent, radialement vers l'extérieur, des surfaces coniques (47) qui coopèrent avec la section tronconique (25) du corps de cylindre (2) dans la position de verrouillage.
3. Vérin selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les organes de verrouillage sont constitués par deux demi-couronnes (41a, 41b).
4. Vérin selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la tige de vérin (9) est constituée de deux pièces cylindriques séparables (9a, 9b), reliées par vissage dont l'une (9b) comporte la protubérance annulaire (33) et la portion de tige de piston (34) sur laquelle est monté le piston annulaire (40) et dont l'autre (9a) coulisse dans la tête de cylindre (4).
5. Vérin selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le corps de cylindre (2) est constitué de deux parties coaxiales (2a, 2b) dont l'une, externe (2a), comporte la tête de vérin (4), des moyens de fixation sur un bâti, les raccords (17, 18, 19) à une source de fluide, et une paroi externe cylindrique (11) ayant un taraudage intérieur (12), et dont l'autre, interne (2b), comporte le fond (3) du corps de cylindre (2) et le corps de la chambre de cylindre, qui présente un filetage extérieur (14) destiné à coopérer avec ledit taraudage intérieur (12) afin de permettre le réglage de la position d'extension prédéterminée par rapport au bâti, des conduits internes (20, 22, 23, 24) étant ménagés dans lesdites deux parties (2a, 2b) entre les raccords (17, 18, 19) et les extrémités de la chambre de cylindre.
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