FR3066561A1 - Ferrure formant fusible pour un systeme d'entrainement en translation d'un verin - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne le domaine des systèmes mécaniques de commande à vérin (28) de déplacement d'un actionneur (26). Lorsque la course du vérin est bloquée par un problème dans la chaine cinématique, le vérin poursuit ses efforts de poussée de manière accrue et peut endommager un ou plusieurs éléments du mécanisme de transmission du mouvement, voire plus. La présente invention consiste à prévoir une pièce (52) dite fusible présentant une zone de faiblesse susceptible de résister jusqu'à un certain seuil d'effort. Au-delà de ce seuil, la pièce casse et permet au vérin de poursuivre sa course pour ne pas endommager le système global dans les deux sens de déplacement du vérin.

Description

La présente invention concerne le domaine des systèmes mécaniques de commande à vérin de déplacement d’un actionneur et plus précisément de la fixation desdits systèmes de commande à des structures fixes. La présente invention s’intéresse notamment aux actionneurs de type levier.

DOMAINE TECHNIQUE

Dans de très nombreux domaines techniques, il est fait recours à des vérins pour permettre le déplacement mécanique d’un actionneur. La figure 1 représente une forme de réalisation possible d’un vérin 2 de type connu. Le vérin 2 comprend un corps 4 à l’intérieur duquel une pièce mobile appelée le piston 6 se déplace en translation. Une tige 8 rigide est fixée au piston 6 et permet la transmission du déplacement et des efforts. L’une des extrémités 10 du vérin est associée directement ou indirectement à une structure 12 fixe pour une prise d’appui. L’autre extrémité 14 du vérin est constituée par la tige 8 du piston 6 susceptible de se déplacer en translation à l’intérieur du corps 4 sur une longueur équivalente à la course du piston 6 qui est considérée comme étant la course du vérin.

L’actionneur 16 peut être de tout type possible et se présente par exemple sous la forme d’un levier 16. L’une des extrémités 18 du levier est liée à la tige 8 du vérin. Le déplacement du piston 6 entraîne celui du levier 16 qui pivote autour d’un axe 20 fixe.

TECHNIQUE ANTERIEURE

Lorsque la course du vérin est bloquée par un problème dans la chaîne cinématique, le vérin poursuit ses efforts de poussée de manière accrue et peut endommager un ou plusieurs éléments du mécanisme de transmission du mouvement, voire plus.

Une solution consiste à dimensionner l’ensemble des éléments du mécanisme permettant le fonctionnement de l’actionneur de manière à résister à l’effort maximum susceptible d’être fourni par le vérin.

Lorsque géométriquement possible, il s’en suit des éléments d’un volume et d’un poids plus importants que ce qui est nécessaire pour le fonctionnement courant normal du vérin.

La présente invention a pour but de proposer une alternative permettant de pallier au problème d’endommagement en cas de blocage du vérin sans avoir à renforcer les éléments de celui-ci.

EXPOSE DE l’INVENTION

Pour ce faire, la présente invention propose une ferrure destinée à assurer l’appui nécessaire au fonctionnement d’un système de commande en translation de déplacement d’un actionneur caractérisé en ce que la ferrure comprend deux parties, une partie appelée partie fixe destinée à la liaison à une structure fixe et une partie appelée partie mobile destinée à la liaison au système de commande, la partie fixe et la partie mobile étant associées l’une à l’autre par l’intermédiaire d’un axe frangible dimensionné pour rompre lorsqu’un niveau d’effort déterminé exercé sur la partie mobile est atteint, au moins un évidement étant prévu entre la partie fixe et la partie mobile à la périphérie de leurs faces se faisant face, appelées faces périphériques, les parties centrales desdites faces de la partie fixe et de la partie mobile, appelées faces centrales, étant accolées pour assurer la liaison à l’aide de l’axe.

La ferrure présente au moins l’une des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou en combinaison.

L’axe présente un rétrécissement diamétral au niveau de la liaison entre les parties centrales des faces accolées des parties fixe et mobile.

Au moins deux butées sont prévues réparties autour de l’axe à égale distance de celui-ci au niveau de l’évidement en saillie de la face périphérique de la partie fixe et venant en appui contre la face périphérique de la partie mobile pour la bloquer par rapport à la partie fixe tout en provoquant un moment de rotation de la partie mobile autour de chacune des butées.

Les butées se présentent sous la forme de tiges traversant au moins une partie de la partie fixe pour déboucher dans l’évidement et venir en appui contre la partie mobile.

La direction longitudinale de chaque tige est perpendiculaire à la direction du plan formé par la face périphérique de la partie mobile au niveau où la tige vient en appui.

Les faces centrale et périphériques respectivement de la partie fixe et mobile ont une forme de chapeau permettant à la partie mobile de s’emboîter dans la partie fixe, les faces centrales étant accolées alors que les faces périphériques espacées.

Les parties fixe et mobile sont creuses pour permettre à l’axe de déboucher à l’intérieur de la partie mobile d’une part et de la partie fixe d’autre part.

La ferrure présente une forme globalement parallélépipédique de base triangulaire isocèle.

La présente invention concerne également l’installation comprenant une ferrure présentant les caractéristiques ci-dessus, caractérisé en ce que l’une des extrémités de la ferrure correspondant à l’une des extrémités de la partie fixe est liée à un composant fixe et l’extrémité opposée de celle-ci correspondant à une extrémité de la partie mobile est liée de manière articulée en rotation autour d’un axe à un système de commande en translation d’un actionneur.

Le système de commande peut selon une forme de réalisation possible se présenter sous la forme d’un vérin qui est positionné par rapport à la ferrure de manière que l’axe longitudinal Y-Y du vérin ne soit pas parallèle à l’axe longitudinal Z-Z de l’axe de la ferrure.

DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS

D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, description donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins ci-annexés dans lesquels :

• la figure 1 représente une vue schématique simplifiée en plan d’un vérin installé entre une structure fixe et un actionneur selon l’art antérieur;

• la figure 2 représente une vue schématique simplifiée en plan d’un vérin installé comme sur la figure 1 entre une structure fixe et un actionneur par l’intermédiaire d’une ferrure selon la présente invention;

• la figure 3 représente une vue schématique simplifiée en coupe de la ferrure représentée sur la figure 2 et mettant en évidence les deux parties fixes et mobiles de la ferrure représentée sur la figure 2 liées par un axe frangible ;

• les figures 4 et 5 représentent une vue schématique simplifiée en coupe de la ferrure représentant les efforts exercés sur celle-ci par le vérin lorsque le vérin respectivement pousse sur la ferrure ou tire sur celle-ci.

MANIERE DE REALISER L’INVENTION

La figure 2 représente un système d’entrainement 22 en translation prenant appui sur une structure 24 pour permettre le déplacement en rotation d’un dispositif 26 articulé en rotation par exemple de type levier. Le système 22 d’entrainement comprend un vérin 28 dont l’une des extrémités 30 est fixée à une ferrure 32 liée à un composant 34 fixe. Le composant 34 est qualifié de fixe par rapport au mouvement du système 22 auquel il est lié indirectement par la ferrure 32. Le composant 34 forme avec la ferrure 32 la structure 24 sur laquelle le vérin prend appui. Le vérin 28 comporte une tige 38 rigide fixée au piston 40 du vérin 28 et permettant la transmission du déplacement et des efforts. L’autre extrémité 42 formée par la tige 38 du vérin est associée de manière articulée en rotation autour d’un axe 43 à l’une des extrémités 44 du levier 26. L’autre extrémité 46 du levier 26 est jointe de manière articulée en rotation autour d’un axe 45 à un mécanisme qu’il actionne dans son déplacement.

L’ensemble de ces éléments forme une chaîne cinématique. Si un point de blocage apparaît dans la chaîne, l’effort de poussée ou de traction du vérin augmente et peut endommager le système dans sa globalité comme vu précédemment. Un principe de la présente invention consiste à libérer un débattement supplémentaire à la course du vérin en cas de blocage soumettant les éléments de la chaîne à des efforts trop importants.

Le système de libération de la course du vérin est réalisé par l’insertion dans la chaîne cinématique d’une pièce dite fusible présentant une zone de faiblesse susceptible de résister jusqu’à un certain seuil d’effort. Au-delà de ce seuil, la pièce casse et permet au vérin de poursuivre sa course pour ne pas endommager le système global. Le système de libération doit opérer dans les deux sens de déplacement du vérin, à savoir autant lorsqu’il pousse le levier que lorsqu’il le tire.

Le système de déblocage de la course du vérin est prévu au niveau de la structure fixe 24. Le vérin 28 prend appui sur la structure 24 lorsqu’il pousse sur le levier 26 ou se trouve retenu par celle-ci lorsqu’il tire sur le levier : la structure 24 est donc prévue mobile à partir d’un certain niveau d’effort du vérin 28 faisant ainsi disparaître l’appui ou la retenue : la course du vérin n’est plus bloquée et peut poursuivre son mouvement sans endommager un élément de la chaîne.

La ferrure 32 comprend deux parties : une partie 48 dite fixe liée au composant 34 et une partie 50 dite mobile liée au vérin 28. Le composant 34 et le vérin 28 sont associés respectivement à la partie 48 fixe et à la partie 50 mobile à deux extrémités 49, 51 opposées de la ferrure. La partie 48 fixe et la partie 50 mobile de la ferrure 32 sont jointes entre les deux extrémités 49, 51 à l’aide d’un axe 52 frangible. Les dimensions de l’axe 52 sont telles qu’il se rompt au niveau de la liaison entre les parties fixe 48 et mobile 50 de la ferrure 32 lorsqu’un seuil d’effort déterminé appliqué sur la partie mobile est atteint. L’axe présente un rétrécissement 53 diamétral au niveau d’une partie 55 médiane de l’axe. La partie 55 médiane de l’axe est située une fois l’axe installé au niveau d’un plan X-X au niveau duquel une face externe respectivement 54 de la partie fixe 48 et une face externe 56 de la partie mobile 50 de la ferrure 32 sont accolées. Le rétrécissement 53 peut présenter une certaine dimension dans la direction longitudinale de l’axe 52 et se prolonger de part et d’autre du plan X-X. Le rétrécissement dans la forme illustrée est progressif dans la direction longitudinale de l’axe 52 dans le sens allant de chacune des extrémités de l’axe vers le rétrécissement 53 : l’axe 52 se rétrécit diamétralement peu à peu au niveau de sa partie médiane dans un sens comme dans l’autre pour arriver au rétrécissement 53 de dimension le plus faible positionné une fois l’axe installé au niveau du plan X-X. L’axe présente au niveau de la partie 55 médiane une forme doublement tronconique inversé (de part et d’autre du plan X-X) : les parties tronconiques inversées se rejoignent au niveau du rétrécissement 53. Le vérin 28 pousse ou tire la partie 50 mobile liée à la partie fixe par l’axe 52. Lorsque le seuil d’effort maximum supporté par l’axe 52 est atteint, il se rompt au niveau du rétrécissement 53 désolidarisant ainsi la partie 50 mobile de la partie 48 fixe et libérant de ce fait la course du vérin 28 qui ne trouve plus d’appui ou de retenue sur la partie 50 mobile de la ferrure.

Comme le montre la figure 3, le vérin 28 est positionné par rapport à la ferrure 32 de manière que l’axe longitudinal Y-Y du vérin ne soit pas parallèle à l’axe longitudinal Z-Z de l’axe 52. Dans la forme de réalisation illustrée, l’axe Y-Y est perpendiculaire à l’axe Z-Z.

L’axe 52 comporte une tête 58 dont les rebords s’appuient sur une face 60 interne de la partie mobile de la ferrure parallèle à la face 56 externe de ladite partie mobile. L’axe 52 présente une tige au moins partiellement filetée 62 à une extrémité de laquelle se trouve la tête 58. Du côté opposé à la tête 58, un écrou rotulé 64 est prévu sur l’axe 52 pour réaliser l’assemblage des parties fixe et mobile. Dans l’exemple illustré, seule la partie de la tige recevant l’écrou est filetée. Par ailleurs, l’écrou rotulé n’est qu’un exemple possible : tout autre type d’écrou comme par exemple un écrou classique pourrait également être utilisé. Les parties 48 fixe et 50 mobile sont creuses de manière à loger la tête 58 et l’écrou 64 pour maintenir la partie fixe 48 contre la partie mobile 50 de la ferrure 32. L’écrou 64 repose sur une face 66 interne de la partie fixe parallèle à la face 54 de la partie fixe. Les faces 54, 56, 60 et 66 sont au moins en partie parallèles entre elles lorsque les parties fixe et mobile de la ferrure sont maintenues assemblées par l’axe.

La ferrure peut présenter tout type de forme présentant les caractéristiques énoncées.

Selon la forme de réalisation illustrée, les parties fixes et mobiles forment une pièce parallélépipédique dont la base est de forme globalement triangulaire isocèle ; l’un des côtés 68 formant la base du triangle est fixé au composant 34 fixe et le sommet 70 principal opposé au côté 68 est joint de manière articulée en rotation au vérin 28 autour d’un axe 71. Le côté 68 et le sommet 70 forment les extrémités 49 et 51 opposées de la ferrure.

Pour solliciter l’axe 52 en traction et non en cisaillement, un évidement 72, 74 est prévu entre la partie fixe et la partie mobile autour de l’axe 52. Dans le cas d’une ferrure présentant une surface de révolution, l’évidement s’étend tout autour de l’axe 52. Dans la forme de réalisation illustrée, l’évidement se présente sous la forme de deux cavités 72, 74 de part et d’autre de l’axe 52 à savoir de part et d’autre de l’axe Z-Z, de manière symétrique par rapport à celui-ci. L’évidement 72, 74 est pratiqué au niveau de la liaison entre la partie fixe et mobile de la ferrure ; les faces 54 et 56 ne sont donc pas accolées sur toute leur surface.

Dans la forme de réalisation illustrée, les faces 54 et 56 présentent une partie centrale 54a, 56a accolée l’une à l’autre au milieu de laquelle se trouve l’axe 52 et deux parties périphériques 54b, 56b et 54c et 56c. Les parties 54b et 56b respectivement 54c et 56c sont donc espacées l’une de l’autre pour former les cavités respectivement 72 et 74. Les faces 54 et 56 sont donc accolées dans une zone centrale et espacées en périphérie. L’évidement peut présenter tout type de forme et par exemple comme montré en coupe selon le plan passant par les axes X-X et Z-Z un profil sensiblement en V. Dans la suite de la description, on appellera les parties centrales des faces 54, 56 accolées l’une à l’autre, les faces centrales et désignées dans la forme illustrée par les références 54a et 56a et on appellera les parties périphériques des faces 54, 56 espacées l’une de l’autre les faces périphériques désignées dans la forme de réalisation illustrée par les références 54b, 54c, 56b, 56c.

Les faces 54 et 56 ont chacune une forme de chapeau qui s’emboîtent globalement l’une dans l’autre. Dans la forme de réalisation illustrée, les faces périphériques 54b, 54c (respectivement 56b, 56c) forment un angle par rapport à l’axe X-X alors que les faces centrales 54a (respectivement 56a) sont dans la direction de l’axe X-X, les faces centrales 54a et 56a étant accolées l’une à l’autre. Les faces périphériques 54b, 54c (respectivement 56b, 56c) sont inclinées depuis la face centrale 54a (respectivement 56a) vers l’extérieur de la ferrure. Elles sont inclinées de manière que plus on se rapproche du sommet 70 dans la direction Z-Z plus la surface extérieure de la ferrure au niveau des faces périphériques 54b, 54c, 56b, 56c s’éloigne de l’axe 52 ou encore de l’axe Z-Z.

Comme vu précédemment, toute autre forme permettant d’assurer les fonctionnalités présentées est possible pour la ferrure. La face centrale et chacune des faces périphériques, 54a, 54b, 54c, (respectivement 56a, 56b, 56c), sont environ de la même dimension transversale (selon l’axe X-X) ; dans la forme de réalisation illustrée, la face centrale 54a (respectivement 56a) est de dimension plus réduite que les faces périphériques 54b et 54c (respectivement 56b et 56c).

Comme montré sur la figure 3, des butées 76, 78 sont prévues de part et d’autre de l’axe 52 à égale distance de celui-ci pour bloquer la partie mobile par rapport à la partie fixe compte-tenu de la présence de l’évidement 72, 74 et de la faiblesse au niveau du rétrécissement 53 de l’axe. Les butées forment des saillies dépassant par rapport à la surface de la face périphérique de la partie fixe soit dans l’exemple illustré des faces 54b, 54c et de dimension telle qu’elles viennent en butée contre la face 56 périphérique de la partie mobile en vis-à-vis soit ici des faces 56b, 56c : les butées permettent à l’axe de ne rompre que sous un certain niveau d’effort exercé par le vérin. Dans la forme de réalisation représentée, les butées 76, 78 se présentent respectivement sous la forme de deux tiges 80, 82 filetées dans des manchons 84, 86 correspondants insérés respectivement dans un alésage 88, 90 prévu au niveau de la partie fixe de la ferrure de part et d’autre de l’axe 52 ou encore de l’axe Z-Z à égal distance de celui-ci. Chaque tige 80, 82 traverse l’alésage 88, 90 prévu dans la partie fixe pour déboucher dans chacune des cavités 72, 74 et venir appuyer au moins une partie de sa face 92, 94 extrémale contre la face 56 périphérique de la partie mobile et dans la forme illustrée de chaque face 56b, 56c de celle-ci. La direction longitudinale des tiges 80, 82 des manchons 84, 86 et des alésages 88, 90 est sensiblement perpendiculaire au plan formé par les faces 56b, 56c périphériques de la partie mobile. Elle peut être disposée dans une autre direction. L’appui de la butée contre la partie mobile provoque un moment de rotation autour de la butée exercé par le vérin. Dans la forme de réalisation illustrée, les tiges 80, 82 des butées 76, 78 sont respectivement dans une direction parallèle à celle de chacun des deux côtés extérieurs de la ferrure se rejoignant au sommet 70 du triangle formé par la ferrure. L’axe central longitudinal des tiges 80, 82 et de l’axe 52 se trouvent sur un même plan.

Les butées 76, 78 sont réglables à l’aide du filetage mais pourraient être fixes et non réglables si des tolérances suffisantes d’usinage et de montage sont assurées.

La face 92, 94 extrémale de chacune des tiges 80, 82 des butées 76, 78 présente une forme telle qu’une faible partie de celle-ci est en contact avec la face périphérique respectivement 56b, 56c de la partie mobile de manière à former un axe respectivement 96, 98 de rotation de la partie mobile autour respectivement de la butée 76, 78. Dans la forme de réalisation illustrée, la face 92, 94 est de forme courbe.

Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 3, il est également prévu sur les faces périphériques 56b, 56c de la partie mobile une protubérance respectivement 100, 102 de dimension réduite pour recevoir la face respectivement 92, 94 extrémale de la butée respective 76, 78.

Comme montré sur la figure 2, au moins une fenêtre 104 est pratiquée dans la partie fixe pour accéder à la zone creuse de celle-ci dans laquelle se trouvent l’axe 52 mais également les tiges 80,82 des butées.

Le système fonctionne de la manière suivante :

Lorsque le vérin 28 exerce une force F1 de poussée (figure 4) ou F2 de traction (figure 5) sur la partie 50 mobile de la ferrure 32, il entraîne un moment de rotation R1 (figure 4) ou R2 (figure 5) par rapport à l’axe 96 (figure 4) ou 98 (figure 5) et génère ainsi une force F3 de traction dans l’axe Z-Z sur l’axe 52. Lorsque l’effort de poussée ou de traction exercée par le vérin dépasse le niveau d’effort supporté par l’axe 52, celui-ci rompt au niveau du rétrécissement 53. La partie 50 mobile de la ferrure se détache alors de la partie 48 fixe. Le vérin peut poursuivre sa course dans le vide évitant ainsi d’endommager un élément de la chaîne cinématique.

La ferrure joue le rôle d’un fusible qui fonctionne dans les deux directions de la course du vérin. Elle peut être utilisée avec tout type de vérin. La simplicité et la compacité du système facilite sa mise en œuvre. Le fusible rompt sous l’effet d’une force de poussée ou de traction ce qui améliore la précision par rapport à la rupture sous l’effet d’une force de cisaillement. L’effort maximum admissible par la ferrure est adaptable rapidement en remplaçant uniquement l’axe de celle-ci par un axe de géométrie différente, à savoir présentant un rétrécissement 53 adapté au nouveau besoin. En cas d’anomalie, lorsque l’axe a rompu, il est très facile de remettre en état le système complet car seul l’axe est endommagé. Il suffit donc de remonter la partie mobile de la ferrure sur la partie fixe à l’aide d’un nouvel axe.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1 - Ferrure (68) destinée à assurer l’appui nécessaire au fonctionnement d’un système de commande en translation (28) de déplacement d’un actionneur (26) caractérisé en ce que la ferrure comprend deux parties, une partie appelée partie (48) fixe destinée à la liaison à une structure (24, 34) fixe et une partie appelée partie (50) mobile destinée à la liaison au système de commande, la partie (48) fixe et la partie (50) mobile étant associées l’une à l’autre par l’intermédiaire d’un axe (52) frangible dimensionné pour rompre lorsqu’un niveau d’effort déterminé exercé sur la partie mobile est atteint, au moins un évidement (72, 74) étant prévu entre la partie fixe et la partie mobile à la périphérie (54b, 56b - 54c, 56c) de leurs faces (54, 56) se faisant face, appelées faces périphériques, les parties centrales (54a, 56a) desdites faces de la partie fixe et de la partie mobile, appelées faces centrales, étant accolées pour assurer la liaison à l’aide de l’axe (52).
2. 2 - Ferrure selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’axe (52) présente un rétrécissement (53) diamétral au niveau de la liaison entre les parties centrales (54a, 56a) des faces accolées des parties fixe et mobile.
3. 3 - Ferrure selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que au moins deux butées (76, 78) sont prévues réparties autour de l’axe (52) à égale distance de celui-ci au niveau de l’évidement (72, 74) en saillie de la face (54b, 54c) périphérique de la partie fixe et venant en appui contre la face périphérique de la partie mobile pour la bloquer par rapport à la partie fixe tout en provoquant un moment de rotation de la partie mobile autour de chacune des butées.
4. 4 - Ferrure selon la revendication 3, caractérisé en ce que les butées (76, 78) se présentent sous la forme de tiges (80, 82) traversant au moins une partie de la partie fixe pour déboucher dans l’évidement (72, 74) et venir en appui contre la partie mobile.
5. 5 - Ferrure selon la revendication 4, caractérisé en ce que la direction longitudinale de chaque tige (80, 82) est perpendiculaire à la direction du plan formé par la face périphérique de la partie mobile au niveau où la tige vient en appui.
6. 6 - Ferrure selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que faces centrale et périphériques (54a, 54b, 54c) et (56a, 56b, 56c) respectivement de la partie fixe et mobile ont une forme de chapeau permettant à la partie mobile de s’emboîter dans la partie fixe, les faces centrales étant accolées alors que les faces périphériques espacées.
7. 7- Ferrure selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les parties fixe et mobile sont creuses pour permettre à l’axe (52) de déboucher à l’intérieur de la partie mobile d’une part et de la partie fixe d’autre part.
8. 8 - Ferrure selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’elle présente une forme globalement parallélépipédique de base triangulaire isocèle.
9. 9 - Installation comprenant une ferrure (32) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l’une des extrémités de la ferrure correspondant à l’une des extrémités de la partie fixe est liée à un composant (24) fixe et l’extrémité opposée de celle-ci correspondant à une extrémité de la partie mobile est liée de manière articulée en rotation autour d’un axe (71) à un système de commande en translation d’un actionneur.
10. 10 - Installation selon la revendication 9, caractérisé en ce que le système de commande (28) se présente sous la forme d’un vérin qui est positionné par rapport à la ferrure (32) de manière que l’axe longitudinal Y-Y du vérin ne soit pas parallèle à l’axe longitudinal Z-Z de l’axe (52) de la ferrure.