ELECTRO-HYDRAULIC ACTUATOR WITH PUMP INCORPORATED INTO THE PISTON

ACTIONNEUR ELECTROHYDRAULIQUE A POMPE INTEGREE DANS LE PISTON

English Abstract

The invention relates to an electro-hydraulic actuator comprising a body (1) which defines a cylindrical cavity (2) in which a piston (3) sealingly slides and divides the internal volume of the cavity into two variable-volume chambers (A, B), the piston being associated with at least one rod (4) which passes sealingly through an end wall of the cavity, the actuator comprising a two-way pump (5) having two ports (Pl, P2) each connected to one of the chambers, an electric motor (8) for selectively driving the pump in one direction or the other, the pump being positioned in the piston of the actuator so that it can move therewith. According to the invention, the motor is placed at the end of an actuator and drives a shaft (6) of non-circular cross section extending into the cavity parallel to a direction of sliding of the piston (3) and of the rod (4), the shaft passing through the piston (3) in order to collaborate with a homologous drive member (11; 21) of the pump sliding freely along the shaft as the rod moves but rotationally driven as the shaft rotates under the action of the electric motor.

French Abstract

L' invention concerne un actionneur électrohydraulique comportant un corps (1)
qui



définit une cavité cylindrique (2) dans laquelle un piston (3) coulisse à
étanchéité et divise un volume interne de la cavité en deux
chambres (A, B) à volume variable, le piston étant associé à au moins une tige
(4) qui traverse à étanchéité un fond de la cavité, l'
actionneur comportant une pompe bi-directionnelle (5) ayant deux ports (P1,
P2) connectés chacun à l'une des chambres, un
moteur électrique (8) pour entraîner sélectivement la pompe dans un sens ou
dans l'autre, la pompe étant placée dans le piston de l'
actionneur pour être mobile avec celui-ci. Selon l'invention, le moteur est
placé en extrémité d'actionneur et entraîne un arbre de
section non circulaire (6) s' étendant dans la cavité parallèlement à une
direction de coulissement du piston (3) et de la tige (4),
l'arbre traversant le piston (3) pour coopérer avec un organe d'entraînement
(11; 21) homologue de la pompe glissant librement le
long de l'arbre lors des déplacements de la tige mais entraîné en rotation
lorsque l'arbre tourne sous l'action du moteur électrique.

Claims

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REVENDICATIONS

1. Actionneur électrohydraulique comportant un
corps (1) qui définit une cavité cylindrique (2) dans
laquelle un piston (3) coulisse à étanchéité et divise un
volume interne de la cavité en deux chambres (A, B) à
volume variable, le piston étant associé à au moins une
tige (4) qui traverse à étanchéité un fond de la cavité,
l'actionneur comportant une pompe bidirectionnelle (5)
ayant deux ports (P1, P2) connectés chacun à l'une des
chambres, un moteur électrique (8) pour entraîner
sélectivement la pompe dans un sens ou dans l'autre, la
pompe étant placée dans le piston de l'actionneur pour
être mobile avec celui-ci, chacun des ports débouchant
directement dans l'une des chambres de l'actionneur, dans
lequel le moteur est placé en extrémité d'actionneur et
entraîne un arbre de section non circulaire (6)
s'étendant dans la cavité parallèlement à une direction
de coulissement du piston (3) et de la tige (4), l'arbre
traversant le piston (3) pour coopérer avec un organe
d'entraînement (11 ; 21) homologue de la pompe glissant
librement le long de l'arbre lors des déplacements de la
tige mais entraîné en rotation lorsque l'arbre tourne
sous l'action du moteur électrique.
2. L'actionneur selon la revendication 1, dans
lequel l'organe d'entraînement est un moyeu (11)
entraînant des palettes (12).
3. L'actionneur selon la revendication 1,
comportant un organe de compensation (9) d'une différence
de débit entre les chambres (A, B) de l'actionneur lors
d'un déplacement du piston.

Description

CA 02728152 2010-12-15
WO 2009/153444 PCT/FR2009/000701
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Actionneur électrohydraulique à pompe intégrée
dans le piston
L'invention concerne un actionneur électrohydrau-
lique à pompe intégrée dans le piston.

ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION

On connaît des actionneurs électrohydrauliques
comportant un corps définissant une cavité cylindrique
dans laquelle un piston coulisse à étanchéité et divise
l'intérieur de la cavité en deux chambres. Le piston est

associé à au moins une tige qui traverse l'un des fonds
du corps. L'actionneur comporte également une pompe bidi-
rectionnelle qui est actionnée par un moteur électrique
et qui comporte deux ports qui sont reliés chacun à l'une
des chambres du cylindre. La pompe permet de transférer

du fluide d'une chambre à l'autre pour faire bouger le
piston et donc la tige, la quantité de fluide correspon-
dant au différentiel de volume entre les chambres étant
fourni ou absorbé par un organe de compensation, par
exemple un accumulateur.

Ces actionneurs électrohydrauliques sont en géné-
ral relativement encombrants puisque le moteur électrique
et la pompe sont placés sur le côté du cylindre.

On connaît, par exemple du document FR 2 831 226,
des actionneurs électrohydrauliques longilignes dans les-
quels le moteur la pompe et l'accumulateur sont placés

dans le prolongement du cylindre. Des conduits percés
dans les parois du cylindre permettent de connecter les
ports de la pompe aux deux chambres.

. On connaît par ailleurs du document US 2 918 795
un actionneur électrohydraulique dans lesquels la pompe
et le moteur sont embarqués dans le piston de
l'actionneur, chacun des ports de la chambre débouchant


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directement dans l'une des chambres de l'actionneur. Cet
agencement est très compact, mais le moteur est entière-
ment noyé, et une défaillance du moteur rend son rempla-
cement complexe, car il faut désassembler entièrement
l'actionneur.

OBJET DE L'INVENTION

L'invention a pour objet un actionneur électrohy-
draulique compact, tout en restant néanmoins facile
d'entretien.

BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION

En vue de la réalisation de ce but, on propose un
actionneur électrohydraulique comportant un corps qui dé-
finit une cavité cylindrique dans laquelle un piston cou-
lisse à étanchéité et divise un volume interne de la ca-

vité en deux chambres à volume variable, le piston étant
associé à au moins une tige qui traverse à étanchéité un
fond de la cavité, l'actionneur comportant une pompe bi-
directionnelle ayant deux ports connectés chacun à l'une
des chambres, un moteur électrique pour entraîner sélec-

tivement la pompe dans un sens ou dans l'autre, la pompe
étant placée dans le piston de l'actionneur pour être mo-
bile avec celui-ci, chacun des ports débouchant directe-
ment dans l'une des chambres.

Selon l'invention, le moteur électrique est placé
en extrémité de l'actionneur et entraîne en rotation un
arbre de section non circulaire qui s'étend dans le cy-
lindre en traversant le piston, la pompe comportant un
organe d'entraînement homologue glissant librement le
long de l'arbre lors des déplacements de la tige mais en-

traîné en rotation lorsque l'arbre tourne sous l'action
du moteur électrique.


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Ainsi, bien que la pompe reste intégrée à
l'intérieur même du cylindre entre les chambres, le mo-
teur reste lui en extrémité et peut donc être facilement
démonté en cas de défaillance qui, statistiquement, est
plus probable qu'une défaillance de la pompe.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

L'invention sera mieux comprise à la lumière de
la description qui suit des figures des dessins annexés,
parmi lesquelles

- la figure 1 est une vue en coupe d'un action-
neur selon un mode particulier de réalisation de
l'invention ;

- la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne
II-II de la figure 1 du piston de l'actionneur intégrant
la pompe ;

la figure 3 est une vue en coupe analogue à
celle de la figure 2 d'une variante de réalisation de
l'invention.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

En référence à la figure 1, et conformément à
l'invention, l'actionneur comporte un corps 1 qui déli-
mite une cavité cylindrique 2 s'étendant selon un axe
longitudinal X. Un piston 3 est monté à coulissement
étanche dans la cavité cylindrique et délimite dans
celle-ci deux chambres hydrauliques A, B. Le piston 3 est
associé à une tige 4 qui traverse à étanchéité un fond du
corps 1. Les divers joints réalisant les étanchéités men-
tionnées ne sont pas représentés ici.

Une pompe bidirectionnelle 5 est disposée direc-
tement dans le piston 3. La pompe bidirectionnelle 5 com-


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porte deux ports Pl,P2 qui débouchent respectivement dans
l'une des chambres A,B.

De façon connue en soi, la pompe bidirectionnelle
comporte un organe rotatif (par exemple un barillet, un
5 engrenage, un moyeu...) qu'il suffit d'entraîner en rota-

tion pour provoquer un transfert de fluide d'une chambre
à l'autre, et, partant, un déplacement du piston 3 dans
la cavité cylindrique 2.

A cet effet, et selon l'invention, l'actionneur
comporte un arbre cannelé 6 qui s'étend dans la cavité
cylindrique 2 parallèlement à l'axe X est qui est entraî-
né en rotation au moyen d'un moteur électrique 8 disposé
ici à l'extérieur de la cavité 2. L'arbre cannelé 6 tra-
verse le piston 3 qui peut coulisser librement le long de

l'arbre cannelé 6. Une rotation de l'arbre cannelé 6 sous
l'effet d'une rotation du moteur électrique 8 provoque
une rotation de l'organe rotatif de la pompe bidirection-
nelle 5, qui provoque un transfert de fluide d'une cham-
bre à l'autre, et, partant, le déplacement du piston 3
dans la cavité cylindrique 2.

L'actionneur comporte des moyens de compensation
pour compenser une différence de débit entre les deux
chambres. lors d'un déplacement du piston 3 dans la cavité
2. Ici, ces moyens de compensation comportent un accumu-

lateur 9 relié hydrauliquement relié à la chambre B. Le
surplus de fluide qui transite de la chambre A vers la
chambre B lors d'un enfoncement de la tige 4 est récupéré
dans l'accumulateur 9. A l'inverse, le déficit de fluide
transitant de la chambre B vers la chambre A lors d'une
sortie de la tige 4 est fourni par l'accumulateur 9.


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Comme cela illustré à la figure 2, la pompe bidi-
rectionnelle 5 est, dans l'exemple illustré, du type à
palettes. La pompe bidirectionnelle 5 comporte un moyeu
central 1l intérieurement cannelé qui est entraîné en ro-

5 tation par l'arbre cannelé 6 et qui porté des palettes 12
(seule une seule des palettes est référencée) qui coopè-
rentavec une paroi latérale interne 13 du piston 3 et
des flancs interne de celui-ci pour définir des volumes
permettant le transfert de fluide de l'un à l'autre des
ports.

Selon une variante illustrée à la figure 3, la
pompe bidirectionnelle 5 est du type à engrenage. Elle
comporte un pignon moteur 21 intérieurement cannelé qui
est entraîné en rotation par l'arbre cannelé 6, qui coo-
père avec un pignon mené 22. Les deux pignons 21,22 coo-
pèrent à étanchéité avec une paroi latérale interne 23
pour définir des volumes permettant le transfert de
fluide de l'un à l'autre des ports.

Sur les figures 2 et3, le port P1, porté par la
paroi du piston non visible sur cette coupe, a été indi-
qué en pointillés.

L'invention n'est bien sûr pas limitée à ce qui
vient d'être décrit mais englobe au contraire toute va-
riante entrant dans.le cadre défini par les revendica-
tions.

En particulier, on pourra utiliser tout type de
pompe hydraulique, du moment qu'elle soit intégrée dans
le piston de la tige. En outre, bien que l'arbre 6 soit
ici cannelé, il pourra plus généralement présenter une

section non circulaire adaptée à provoquer un entraîne-
ment en rotation d'un organe d'entraînement homologue de


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la pompe avec lequel il coopère. En outre, il est possi-
ble d'ajouter une vanne électrique entre l'accumulateur
et la chambre associée, pour éviter une mise en pression
des chambres en l'absence de courant électrique.

Representative Drawing