Brevet FR2007300A1 — publié le 19700102

' 2007300 - - . V - L'invention" concerne un moteur hydraulique en étoile du type lent à cylindrée variable et, plus précisément, elle se rapporte à un dispositif permettant de faire varier la cylindrée effective d'un moteur de ce genre, en procédant par réduction 5 de la course des pistons dans les cylindres au moyen de la modification de l'excentricité de l'excentrique de commande des "bielles de ces pistons. Le problème le plus grave, limitant l'utilisation des transmissions hydrostatiques dans les véhicules, résulté, on le 10 sait, de la difficulté à concilier les exigences des couples de poussée élevés avec celles des grandes vitesses. Cela provient du fait que les couples élevés nécessitent -l'adoption de moteurs hydrauliques à grosse cylindrée, tandis que les grandes vitesses exigent l'emploi de moteurs à cylindrée 15 réduite. Dans l'état actuel de la technique, les moteurs hydrauliques lents, notamment ceux qui se prêtent à un montage par accouplement direct aux roues motrices, c'est-à-dire sans interposition d'un train d'engrenages réducteurs, appartiennent au type en étoile 20 à cylindrée fixe. Le "but principal de l'invention est de fournir un moteur hydraulique lent à cylindres radiaux ou en étoile, du type en étoile simple ou multiple, comprenant des moyens pour faire varier la cylindrée, de façon à pouvoir adapter le moteur aux 25 différentes exigences de service qui" se présentent au cours de son fonctionnement. Plus précisément, le but de l'invention est de fournir des moyens pour faire varier la cylindrée effective dans des moteurs hydrauliques en étoile, comprenant des moyens pour 30 modifier l'excentricité globale d'un élément excentrique accouplé aux pistons du moteur en étoile en fonction de la cylindrée requise lors des phases particulières de fonctionnement» Selon l'invention, la variation de l'excentricité de l'excentrique de conmande des pistons est obtenue par modifica-35 tion de la position de calage mutuel de deux éléments excentriques disposés coaxialement l'un à l'intérieur de l'autre, de façon à donner lieu à une excentricité globale qui résulte de la somme vectorielle des vecteurs individuels représentant les excentricités des deux excentriques. 40 II en résulte donc que l'excentricité globale sera maxi 13674 2 2007300 maie lorsque les deux vecteurs représentant l'excentricité des deux excentriques sont sur le même axe et dirigés dans le même sens ; par contre, on obtient une excentricité minimale quand les deux vecteurs représentant l'excentricité des deux excentriques sont sur le même axe, mais dirigés en sens opposés. Selon l'invention, la rotation relative des deux éléments excentriques coaxiaux est obtenue au moyen d'un cylindre annulaire formé par une rainure toroïdale creusée dans l'un des deux éléments coaxiaux ou dans l'un et l'autre. Dans cette rainure, un premier et -un second organe d'arrêt (ou de réaction), dont chacun est solidaire de l'un des deux éléments coaxiaux, constituent respectivement le piston et le fond du cylindre en question. En envoyant un fluide hydraulique sous pression, tel que l'huile, d'un côté ou de l'autre de l'organe d'arrêt solidaire des conduites d'admission et d'échappement de l'huile, on obtient une rotation relative des deux éléments coaxiaux dans un sens ou dans l'autre, rotation qui donne lieu à la modification d'orientation relative des vecteurs qui représentent les excentricités individuelles, ce qui aboutit donc à la variation voulue de l'excentricité globale, lors du fonctionnement normal du moteur hydraulique selon l'invention, les deux éléments excentriques coaxiaux sont reliés rigidement au moyen d'un dispositif qui peut assurer leur blocage dans toute position angulaire relative, ce qui permet donc d'obtenir une variation presque continue de l'excentricité globale. Le dispositif de blocage ci-dessus mentionné est constitué par un organe annulaire qui peut coulisser dans un espace formé entre les surfaces en vis-à-vis de l'excentrique externe et de l'excentrique interne et qui comporte deux séries de nervures, intérieure et extérieure, agencées de telle sorte que les nervures extérieures engrènent une série correspondante de nervures creusées à l'intérieur de l'élément excentrique externe et que les nervures intérieures s'accouplent avec une série semblable de nervures creusées à la surface externe de l'élément excentrique interne. Par le déplacement axial de cet organe de blocage, on obtient son décaccouplement d'avec l'une des deux séries de nervures, de préférence celle que comporte 1'élément excentrique coaxial externe, d'où il résulte la désoli'darisation des deux éléments excentriques. Ce résultat est obtenu en donnant une longueur différente aux deux séries de nervures d'engrènement 69 13674 3 2007300 creusées dans les éléments excentriques interne et externe, de telle sorte que quand l'accouplement de l'organe de blocage avec la série des nervures les plus courtes est interrompu, l'autre élément soit encore en prise. 5 Pour faciliter 11engrènement des dent s_ au moment de l'accou plement, celles-ci sont de préférence biseautées au niveau de leurs extrémités directement affrontées. L'opération de modification de la cylindrée, c'est-à-dire de changement de l'excentricité globale de l'élément excentrique 10 de commande des pistons, consiste en une opération de modification de l'orientation du calage mutuel des deux éléments excentriques coaxiaux et elle est effectuée au moyen d'un dispositif de "commande qui assure la séquence des opérations selon la succession voulue et rend impossible le déclenchement d'une phase ultérieure 15 tant que la phase précédente n'a pas été achevée. Les phases de cette opération peuvent être résumées de la manière suivante : 1°) Opération de déblocage des deux éléments coaxiaux excentriques, réalisée par déplacement axial de l'organe annulai-20 re jusqu'à ce que soit obtenu le dégagement mutuel des deux éléments coaxiaux excentriques. 2°) Opération de rotation relative des deux éléments coaxiaux excentriques. 3°) Opération de reblocage, effectuée par le retour de 25 l'organe annulaire dans sa position d'accouplement avec les deux éléments coaxiaux excentriques. Le dispositif de l'invention va être décrit en référence à une forme de réalisation particulièrement conçue pour l'obtention de deux valeurs déterminées d'excentricité globale, résul-30 tant respectivement de la somme et de la différence vectorielles des excentricités des deux éléments coaxiaux excentriques' (cylindrée maximale et cylindrée minimale respectivement). Les deux valeurs d'excentricité peuvent être choisies à volonté, pourvu, qu'elles soient comprises entre la valeur maximale et la valeur 35 minimale précédemment mentionnées, en effectuant une rotation relative de valeur angulaire différente. L'invention va maintenant être décrite en référence à l'une de ses formes préférées de réalisation illustrée par les dessins annexés. 40 - La figure 1 est une vue schématique en coupe transversale 13674 4 2007300 d'un moteur hydraulique en étoile selon l'invention. - La figure 2 est une coupe passant par les plans 2-2 de la figure 1. ' - Les figures 3a, 3h, 3ç représentent les positions respec-5 tives que peuvent prendre les éléments excentriques de commande des pistons du moteur en étoile"dans les conditions qui correspondent respectivement à des cylindrées (excentricités) maximale, minimale et intermédiaire. - La figure 4 est une vue en coupe transversale de l'ensem-10 "ble à excentrique de commande des pistons. - La figure 5 est une coupe passant par le plan 5-5 de la figure 4. - La figure 6 est une coupe passant par le plan 6-6 de la --figure 4. 15 - La figure 7 est une coupe passant par le plan 7-7 de la figure 4. - La figure 8 est une vue en coupe longitudinale de l'organe annulaire d'accouplement des excentriques de commande des pistons. 20 - Les figures 9a et 9b représentent, à échelle agrandie, le détail A de la figure 4. - La figure 10 représente, à échelle agrandie, le détail B de la figure 5- -'La figure 11 représente, à échelle agrandie, le détail C 25 de la figure 6. - La figure 12 représente en détail la structure d'un organe auxiliaire de la commande hydraulique pour faire varier 1'excentricité, cette vue correspondant au détail D de la figure 4. 30 Comme on peut le voir dans les figures 1 et 2, le moteur hydraulique en étoile auquel peut être appliqué le dispositif de commande permettant de faire varier la cylindrée selon l'inventior comprend une carcasse 1 sur laquelle sont disposés des cylindres 2 dans lesquels se déplacent des-pistons* 3 accouplés, par l'inter-35 -médiaire de bielles 4, à un-ensemble à excentrique 5 associé à un arbre môteur 6. L'ensemble à excentrique 5 comprend un premier excentrique 7 solidaire de l'arbre moteur 6 et un second excentrique 8 monté en position coaxiale sur le premier de manière semi-rigide, selon 40 ce qui sera décrit ci-après. 69 13674 5 2007300- La disposition-générale des moyens servant à modifier l'excentricité globale de l'ensemble à excentrique 5 est illustrée par les figures 3a, 3b et 3ç. Dans ces -figures, on a désigné par a l'axe de rotation ou centre de l'arbre moteur 6, par b le 5 centre de symétrie du premier excentrique 7'solidaire de l'arbre moteur 6 et par c le centre de symétrie du second excentrique 8 monté à rotation sur -le premier excentrique 7- Comme on peut le remarquer dans les figures 3a, 3b et la variation de la position angulaire de l'excentrique 8 par 10 rapport à l'excentrique 7 entraîne une variation de l'excentricité globale e de l'ensemble 5, représentée par la longueur du vecteur somme e constitué par la somme vectorielle des vecteurs qui corres-• pondent aux excentricités individuelles e^, des excentriques 7, 8. Cela ressort nettement des trois cas représentés dans ces 15 figures qui illustrent respectivement les conditions d'excentri-• cité maximale, minimale et intermédiaire. En référence à la figure 4 et aux figures suivantes, il va maintenant être décrit la forme de réalisation préférée de .l'invention pour le contrôle de l'excentricité globale de l'élé-20 ment 5 de commande des pistons du moteur hydraulique en étoile. Sur le pourtour de l'excentrique 7 solidaire de l'arbre ' moteur 6, est formé un canal 9 délimité d'un côté par une douille 10 vissée sur le corps de l'excentrique et fermé vers l'extérieur par la surface cylindrique intérieure de l'élément excen-25 trique mobile 8. Sur les deux surfaces opposées du canal périphérique 9 sont formées deux couronnes dentées 11, 12 agencées de façon à pouvoir engrener avec une bague d'entraînement 13 solidaire d'un piston circulaire 14 susceptible de coulisser dans le canal périphérique 9-30 La zone 9' du canal périphérique 9 est en communication avec une conduite 15 creusée dans l'élément excentrique externe 8 et raccordée en 16 à la branche 17 d'une conduite 18 formée à l'intérieur de l'élément excentrique interne 7 et de l'arbre moteur 6. Par une autre branche =19, la conduite 18 peut communi-35 quer avec la chambre 20 qui constitue un cylindre■annulaire dont le rôle est de permettre et de commander -la rotation relative des éléments excentriques 7 et 8» • La zone 9 du canal périphérique, du côté du piston annulaire 14, est reliée par une conduite 21 à une "soupape 22 de limitation 40 unidirectionnelle du courant de fluide hydraulique, qui sera 69 136:7.4 6 2007 300' décrite ci-après. La conduite 21 est raccordée en 23 à la branche 24- d'une conduite 25. Une autre branche 26 de la conduite 25 aboutit .en un-autre point, opposé au précédent, de la chambre 20 constituant ledit cylindre annulaire. En effet, la chambre 20 5 est divisée en deux parties contigues par des organes d'arrêt 27 et 28, solidaires respectivement de l'élément excentrique externe 8 et de l'élément excentrique interne 7- Comme on peut le voir dans la figure .12, la soupape 22 de limitation unidirectionnelle du, courant de fluide hydraulique 10 comprend un siège cylindro-conique dans lequel est logé un corps conique muni d'un passage longitudinal calibré 31 de limitation . du courant de fluide lorsque celui-ci est dirigé dans le sens de la flèche F, l'organe 30 étant alors repoussé vers la gauche ; ainsi que de passages 32 permettant au fluide de s'écouler libre-15 ment lorsqu'il se dirige en sens opposé à celui de la flèche F, l'organe 30 prenant alors appui contre le fond du siège 29. Pour comprendre le fonctionnement du dispositif de commande, d'excentricité réalisé selon l'invention, il convient de partir d'une position relative déterminée des deux éléments excentriques 20 7, 8, par exemple celle qui est représentée dans les figures des dessins annexés et correspond à l'excentricité maximale et, par suite, à la cylindrée maximale du moteur hydraulique (voir figure 3a). On supposera qu'on veut obtenir le passage à l'excentricité 25 minimale et, par suite, à la-cylindrée minimale. Cette condition sera établie lorsque les éléments 7 et 8 se trouveront dans la position décalée de 180° par rapport à leur position initiale (voir figure 3b). Cette manoeuvre sera effectuée en envoyant du fluide hydrau-30 lique sous pression dans la conduite 18 et en déchargeant la conduite 25. ■ ' . Le fluide hydraulique envoyé dans la conduite 18 ne réussira pas tout d'abord à provoquer le déplacement des organes d'arrêt 27, 28, du fait qu'un tel déplacement est rendu impossible par 35 1'engrènement mutuel des éléments excentriques 7 et 8 par ^intermédiaire de la bague de blocage 13» Le fluide hydraulique mis sous pression dans la conduite 18 parvient, par la branche 17, dans la zone 91 a droite de l'organe annulaire 13 et,, étant donné que la chambre 9 est reliée 4-0 à l'échappement par la branche .21 et la conduite 25, le pi jton 69 13674 7 2007300 annulaire 14- va entraîner vers la gauche l'organe annulaire 13, ce qui provoque le décaccouplement des dentures 11, 12 des éléments excentriques 7, 8 et, par conséquent, leur déblocage mutuel. C'est alors que commencera automatiquement la seconde phase, 5 à savoir le déplacement relatif des éléments excentriques 7, 8. Cette opération prendra fin lorsque les organes d'arrêt 27 et 28 prendront mutuellement contact, en position opposée par rapport à celle qui est illustrée par la figure 5» Dans cette position 'finale, les communications entre les conduites 15, 21 et 17, 24-10 respectivement, interrompues au début de la rotation relative des deux corps coaxiaux 7, 8, seront rétablies, mais dans des • position^dnverses, c'est-à-dire que la conduite 17 sera en communication avec la conduite 21, tandis que la conduite 24- sera mise en communication avec la conduite 15» 15 Dans ces conditions, le fluide hydraulique sous pression dans la conduite 17, passant par la conduite 21, ramènera le piston annulaire 14- vers la droite, ce qui rétablit l'accouplement des éléments excentriques 7, 8. Il est évident que si l'on effectue à ce moment une inver-20 sion du courant de fluide hydraulique dans les deux conduites 18, 25, c'est-à-dire si le fluide hydraulique sous pression est envoyé dans la conduite 25 et que la conduite 18 est raccordée à l'échappement, le cycle d'opération se répétera en sens inverse.- 25 En effet, si l'on part de la position correspondant à l'excentricité minimale et si l'on applique le fluide sous pression à la conduite 25, ce fluide sera envoyé automatiquement, par la branche 24-, dans la chambre de droite 9' formée dans le corps excentrique 7- Etant donné qu'en même temps la chambre analogue 30 de gauche 9 est reliée à l'échappement (cette chambre étant maintenant en communication avec la conduite 18), le piston annulaire 14- est repoussé vers la gauche jusqu'à ce qu-.'il provoque le désaccouplement de l'organe annulaire 13 d'avec- la denture de l'élément excentrique 8, ce qui "détermine le déblocage de celui-35 ci. C'est à ce moment que commencera automatiquement la seconde phase, à savoir le déplacement relatif des deux éléments excentriques coaxiaux 7, 8 dams le sens correspondant à l'augmentation de l'excentricité globale.' 4-0 Cette phase, provoquée par le,fluide hydraulique sous 13674 8 2007300 pression dans la conduite 25, prendra fin lorsque les deux organes d'arrêt 27, 28 prendront de nouveau contact l'un avec l'autre, dans la position d'excentricité maximale représentée dans la figure 5» Dans cette position finale, les communications entre les conduites 15, 21 et 24, 17 respectivement, interrompues au début de la rotation relative des éléments excentriques coaxiaux 7, 8, sont rétablies, mais en position inversée, c'est-à-dire que la conduite 17 communiquera désormais avec la conduite 15» tandis que la conduite 24 sera mise en-communication avec la conduite 21. Dans ces conditions, le fluide sous pression dans la conduite 24, parcourant la conduite 21, ramènera le piston annulaire 14 vers la droite, ce qui rétablira l'accouplement entre les deux éléments excentriques 7, 8. Il est du reste bien entendu que le mode de réalisation de l'invention qui a été décrit ci-dessus, en référence aux dessins annexés, a été donné à titre purement indicatif et nullement limitatif et que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans que l'on s'écarte pour cela du cadre de la présente invention. 69 1 367 4 9 2007300 REVENDICATIONS 1.- Moteur hydraulique lent, du type, en étoile simple ou multiple, à cylindrée variable, caractérisé par le fait que l'on peut faire varier la cylindrée en modifiant la cylindrée des cylindres individuels par réduction de la course de leurs % pistons. 2.- Moteur hydraulique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la réduction de la course des pistons est obtenue par variation du degré d'excentricité d'un élément excentrique associé à l'arbre moteur qui commande ces pistons. 3«- Moteur selon la revendication 2, caractérisé par le - fait que la variation d'excentricité est obtenue par le déplacement relatif de deux corps excentriques dont l'un est solidaire de l'arbre moteur, ces corps excentriques étant coaxiaux avec celui-ci et réunis l'un à l'autre de telle sorte qu'il soit possi-*15 ble de modifier leur position angulaire relative de calage, de façon à faire varier l'excentricité de l'ensemble. 4.- Moteur hydraulique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la rotation relative des deux corps excentriques est commandée hydrauliquement, au moyen d'une ou de plusieurs -20 chambres annulaires délimitées par un premier et un second organes d'arrêt, le premier de ces organes étant solidaire du corps excentrique interne et le second étant solidaire du corps excentrique externe. 5«- Moteur hydraulique selon la revendication 2, caractérisé 25 par le fait que la variation de l'excentricité - et, par suite 4e la cylindrée - se limite à un certain nombre de positions prédéterminées. 6.- Moteur hydraulique selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la cylindrée peut varier entre une valeur maxi- 30 maie et une valeur minimale sans solution de continuité. 7.- Moteur hydraulique selçn la revendication 3, dans "lequel le dispositif de blocage mutuel des deux éléments coaxiaux est ôâractérisé par le fait que l'accouplement s'effectue au moyen d'un ôî'gane annulaire coulissant qui porte deux séries de nervures, 35 l'une extérieure et l'autre intérieure, engrenant respectivement àvec line série de nervures intérieures formées dans l'élément 69 13674 2007300 10 coaxial externe et avec une série de nervures extérieures formées dans 1'élément'coaxial interne. 8.- Moteur hydraulique selon la revendication 7, dans lequel le dispositif de "blocage mutuel est caractérisé -par le fait que 5 l'organe coulissant permet le désaccouplement des deux éléments coaxiaux par un déplacement axial qui d^saccouple les dents de l'organe coulissant d'avec celles d'un seul des deux éléments coaxiaux, l'organe coulissant restant par contre en prise avec l'autre élément. 10 9.- Moteur hydraulique selon la revendication 8, dans lequel le dispositif de blocage mutuel est caractérisé par le fait \ que le déplacement axial d'accouplement et de désaccouplement de l'organe coulissant est commandé hydrauliquement, au. moyen d'une bague solidaire de cet organe et jouant le rôle de piston annu- 15 laire. 10.- Moteur hydraulique selon la revendication 8, dans lequel le dispositif de manoeuvre pour faire varier la cylindrée, est caractérisé par le fait que la succession des différentes phases constituant l'opération - à savoir le déblocage, le changement de 20 position de calage mutuel des deux corps excentriques coaxiaux et le reblocage - s'effectuent automatiquement en faisant appel aux corps excentriques coaxiaux eux-mêmes à titre d'éléments de commande séquentielle. 11.- Moteur hydraulique selon la revendication 10, dans 25 lequel le dispositif de variation de la cylindrée est caractérisé par le fait que le déplacement de l'organe de blocage est effectué au moyen de la pression hydraulique exercée sur un piston annulaire . 12.- Moteur hydraulique selon les revendications précédentes, 50 dans lequel le dispositif de variation de cylindrée est caractérisé par le fait que deux conduites d'arrivée d'huile dans deux chambres opposées du piston annulaire sont formées dans le corps de l'élément coaxial externe et agencées de telle sorte que leur lumière d'admission se trouve alternativement en rapport avec 55 l'une de deux conduites analogues creusées dans le corps de l'élément excentrique interne et reliées au circuit qui commande le changement de position de calage mutuel des dèux corps coaxiaux. 13.- Moteur hydraulique selon la revendication 12, dans lequel le dispositif de variation de cylindrée est caractérisé par 4k le fait que la connexion des conduites incorporées dans les deux 13674 n 2007300 éléments coaxiaux est réalisée de telle sorte que la mise sous pression du circuit dans le sens requis pour réaliser le changement de position de calage mutuel des corps coaxiaux, entraîne automatiquement la manoeuvre de déblocage ; puis, lorsque le changement de position de calage mutuel est achevé, elle provoque de nouveau la manoeuvre de reblocage. 14.- Moteur hydraulique selon la revendication 13, dans lequel le dispositif de variation de cylindrée est caractérisé par le fait que la lumière d'admission de la canalisation qui commande l'opération de blocage est calibrée de façon à ralentir raisonnablement cette opération pour introduire -un retard de sécurité par rapport à l'achèvement de la phase qui précède. 15«- Moteur hydraulique selon la revendication 14, dans lequel le dispositif de variation de cylindrée est caractérisé par le fait que ladite lumière d'admission est réglée par une soupape de réduction unidirectionnelle, destinée à ne limiter le courant de fluide hydraulique que dans le sens qui commande l'opération de blocage.