Brevet FR2003388A1 — publié le 19691107

La présente invention est relative à un moteur hydraulique op etoi1g / comportant un certain nombre de pistons adaptés pour se dépià-cer suivant Un mouvement radial dans un bloc-cylindres qui constitue de préférence l'élément stationnaire du moteur . Les pis-5 tons sont reliés,par l'intermédiaire de tiges de piston s'étendant vers l'extérieur des pistons, à des contre-cames adaptées pour coopérer avec au moins une came annulaire fermée entourant radialement lesdites contre-cames .Ladite came annulaire est reliée de façon rigide au carter du moteur et peut tourner par rap-10 port au bloc-cylindres .Le nombre de rampes de la came est différent du nombre de pistons .Les pistons sont adaptés pour astreindre la came et ainsi également le carter moteur à tourner par rapport au bloc-cylindreslorsque la pression d'un fluide est appliquée sur les pistons dans des chambres de travail disposées 15 radialement vers l'intérieur par rapport aux pistons . Dans les moteurs hydrauliques du type décrit ci-dessus, on a utilisé seulement la course de chaque piston vers l'extérieur pour provoquer la rotation du moteur, tandis que lors de leur course de retour les pistons sont passifs . En raison du fait que 20 chaque piston n'effectue un travail qu'au cours de son déplacement dans l'une des deux directions opposées, la puissance de sortie fournie par un tel moteur s'élève approximativement à seulement la moitié de la valeur qui pourrait être obtenue si les pistons étaient actifs dans leurs deux courses .11 est évident que cet 25 inconvénient pourrait être supprimé et que la puissance de sortie fournie par le moteur pourrait être à peu près double si le moteur était à double effet au lieu d'être à simple effet . Cependant on ne considérait pas possible jusqu'à présent de réaliser à un prix de revient raisonnable un moteur à double effet qui puisse 20 satisfaire aux impératifs différents qui doivent être remplis pour qu'un tel moteur puisse être commercialement intéressant . Le but principal de l'imaention est d'apporter une solution au problème consistant à réaliser un moteur hydraulique du type décrit ci-dessus, à double effet, qui soit de construction sim-pie et solide . Un autre but de l'invention est de réaliser un moteur hydraulique à double effet qui peut être fabriqué à un prix de revient inférieur à un moteur à simple effet ayant la même puissance de sortie . 40 L'invention a encore pour but de réaliser un moteur hydrau- 69 05985 2 2003388 lique à double effet du type décrit, qui soit d'un fonctionnement très sûr . Suivant une caractéristique principale de l'invention, les contre-cames décrites ci-dessus sont adaptées pour coopérer éga-5 lement avec au moins une came circulaire fermée sur elle-même, et disposée radialement vers l'intérieur par rapport auxdites contre-cames et qui,fixée rigidement au carter du moteur comme la came annulaire externe, est actionnée par les contre-cames lorsque la pression d'un fluide est appliquée dans des-chambres de tra-10 vail disposées vers l'extérieur des pistons, un dlstrlbU- . teur; étant prévu pour alimenter alternativement les chambres de travail externe et Interne de chaque cylindre de piston avec un fluide sous pression et pour expulser simultanément le fluide se trouvant dans la chambre de travail opposée . 15 On a constaté qu'un moteur hydraulique tel que décrit ci- dessus remplit de façon satisfaisante les nécessités imposées par un fonctionnement sûr et des prix de fabrication raisonnables. Cependant, ce moteur présente l'avantage supplémentaire d'être plus compact qu'un moteur à simple effet ayant la même puissance 20 de sortie .Ceci est vrai aussi bien ce qui concerne les dimensions du moteur dans le sens radial que dans le sens axial -Un autre avantage que présente un moteur hydraulique selon l'invention est qu'en raison de la commande positive des déplacements des pistons, qui-est obtenue en agençant les contre-cames dans 25 des rainures circonférentielles délimitées par les cames externe et Interne, 11 est possible de supprimer les ressorts de pression qui dans les moteurs à simple effet doivent être prévus dans la chambre de travail de chaque piston pour assurer que les contre-cames sont maintenues de façon constante en contact avec la came 30 annulaire .Un autre avantage encore du moteur selon l'invention est que la largeur axiale des cames peut être réduite à la «eltié de la largeur nécessaire dans un moteur correspondant à simple effet . Cette diminution est rendue possible par une diminution de la pression spécifique exercée par les contre-cames sur les 35 cames, cette diminution étant Obtenue grâce à l'invention . Le distributeur servant à commander l'écoulement du fluide sous pression vers et en provenance des chambres de travail du moteur peut comprendre de préférence un obturateur qui est monté concentrique au bloc-cylindres et dans ce dernier afin de tourner 40 à l'unisson avec le carter moteur .Dans son ensemble, cet obtura- 69 0S985 3 2003388 teur a en section une forme tubulalre et présente un certain nombre d'orifices dans la paroi du tube, ces orifices étant adaptés pour coopérer avec des conduits prévus dans le bloc-cylindres et communiquant avec les chambres de travail Individuelles .Dans un 5 mode de réalisation préféré de l'invention, le distributeur comporte deux chambres séparées délimitées radialement par ladite paroi du tube, l'une desdites chambres étant en communication constante avec l'admission de fluide sous pression du moteur et l'autre avec l'orifice d'échappement du fluide sous pression . 10 Suivant l'invention, les orifices prévus dans la paroi du distributeur tubulaire peuvent être divisés en deux groupes, savoir un groupe communiquant avec les chambres de travail externes et un groupe communiquant avec les chambres de travail Internes, chaque groupe étant constitué par deux séries d'orifices, les 1$ orifices de chaque série étant également espacés dans le sens cir-conférentiel sur un cercle , la première série communiquant avec la chambre d'admission du distributeur et l'autre série communiquant avec la chambre de sortie, le nombre des orifices de chaque série étant égal au nombre de rampes sur chaque came . 20 Les conduits du bloc-cylindres peuvent de façon appropriée être disposés en me rangée axiale pour chaque piston, les deux groupes d'orifices dans la paroi du distributeur tubulalre étant décalés mutuellement d'un angle qui correspond à la moitié de la distance angulaire entre deux orifices adjacents d'une série . 25 En plus des avantages énumérés cl-dessus d'un moteur selon l'invention, un tel moteur présente également la caractéristique de pouvoir être Inversible de telle sorte que l'inversion d'un sens de rotation à l'autre peut être effectuée simplement en intervertissant les connexions d'admission et de sortie du fluide 30 sous pression .On remarquera également que tandis que dans la plupart des applications pratiques il est préférable que le carter moteur et les cames constituent le rotor et que le bloc-cylindres constitue la partie statlonnaire du moteur, il est également possible de monter le carter statlonnaire, auquel cas le bloc-cylln-35 dres sert de rotor . D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre faite en se référant au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple et dans lequel : la Flg.l est taie vue en perspective et en coupe partielle 40 d'un mode de réalisation d'un moteur hydraulique selon l'inven 69 05985 4 2003388 tion ; la Fig.2 est une vue en coupe du moteur représenté à la Fig.l, cette coupe étant prise dans un plan radial ; les Fig.} et 4 sont des. vues en coupe suivant les lignes III-5 III et IV-IV de la Fig.2 respectivement j la FIg.5 est uhe vue en perspective montrant sehématiquement un distributeur faisant partie du moteur représenté à la Fig. 1 et servant à commander l'admission et l'échappement du fluide sous pression vers les chambres de travail de ce moteur ; 10 -la Fig.6 est une vue en perspective éclatée montrant le distributeur de la Fig.5 d'une façon plus détaillée . Le moteur représenté au dessin est un moteur hydraulique radial comportant neuf cylindres, ayant un carter moteur 1 servant de rotor et un bloc-cylindres 2 monté concentrique dans le carter 15 et constituant la partie statlonnaire du moteur .Le carter 1 est constitué par une enveloppe cylindrique 3 et deux parois d'extrémité 4. Au voisinage de chaque paroi 4 est prévue ùne came Interne circulaire 5 qui, comme une came annulaire externe 6 , est fixée rigidement aa carter 1 du moteur afin de pouvoir tourner avec ce-20 lui-cl .Les cames 5 et 6 présentent des rampes ondulées 7 et 8 tournées les unes vers les autres et délimitant entre elles des chemins fermés dont la périphérie correspond à huit longueurs d'onde.En d'autres termes, chaque came 5 et 6 comporte huit rampes . Le bloc-cylindres 2 qui sert de partie statlonnaire du moteur 25 est constitué par un corps cylindrique de section circulaire comportant neuf alésages radiaux constituant neuf cylindres 9 contenant chacun un piston 10, les pistons 10 portant des tiges de piston 11 qui s'étendent vers l'extérieur à travers des obturateurs 12 des cylindres qui sont prévus aux extrémités externes des cy-50 llndres 9. A son extrémité externe, chaque tige 11 de piston est reliée à un bras transversal 13 orienté axialement et qui porte à chacune de ses extrémités une contre-came 14 constituée par un roulement à billes .Les contre-cames 14 sont montées avec un jeu Insignifiant dans les chemins délimités entre les reunpes de cames 35 7 et 8. Un distributeur est monté concentrique avec le bloc-cylindres 2 et à l'intérieur de celui-ci, ce distributeur étant désigné dans son ensemble par la référence 15 et étant constitué par un fourreau cylindrique 16 qui est fixé au moyen de broches 17 à l'une 40 des parois d'extrémité 4 du carter moteur 1. Le fourreau cyllndri- 69 05985 5 1003388 que 16 constituant l'obturateur du distributeur présente un certain nombre d'orifices 34 destinés à coopérer avec des conduits 18,19,20 et 21 prévus dans le bloc-cylindres 2, à travers lesquels le fluide hydraulique sous pression peut s'écouler vers les cham-5 bres de travail et en retour de ces chambres de part et d'autre de chaque piston 10. Les conduits 18 et 19 servent de conduits d'admission et de sortie respectivement pour les chambres de travail Internes, tandis que les conduits 20 et 21 constituent des conduits d'admission et de sortie respectivement pour les cham-10 bres de travail externes .Un corps cylindrique massif 22, ayant une section circulaire et une collerette médiane 23 et deux collerettes d'extrémité 24 est disposé à l'intérieur du fourreau cylindrique tubulalre 16. Le corps 22 est emmanché à force dans le fourreau cylindrique 16 et de ce fait est maintenu dans sa posl-15 tion dans ce dernier . En principe, Il est cependant de peu d'importance que le corps 22 puisse tourner par rapport au distributeur 16. La collerette médiane 23 sépare l'espace délimité entre le fourreau 16 et la masse 22 en deux chambres annulaires 25 et 26 qui sont limitées dans le sens axial par les collerettes d'ex-20 trémité 24. La chambre 25 constitue une chambre d'admission et la chambre 26 une chambre de sortie .Un fluide sous pression est admis dans la chambre 25 par l'intermédiaire d'un certain nombre d'orifices radiaux 27 qui sont prévus dans le f.ourre&u lé.• ces orifices communiquant par l'intermédiaire d'une rainure clr-25 conférentielle 28 prévue dans la surface cylindrique externe du fourreau 16, avec un conduit d'alimentation 29 qui est percé dans le bloc-cylindres 2 et un prolongement 30 de ce bloc-cylindres, qui s'étend axlalement vers la droite, comme on le volt à la Plg.l et présente une section réduite . Ledit prolongement 30 du bloc-30 cylindres 2 est destiné à être monté dans un bâti non représenté. Il est prévu d'une façon correspondante dans le bloc-cylindres 2 et dans le prolongement 30 un conduit de retour 31 qui est relié à la chambre de sortie 26 par l'intermédiaire d'une gorge externe 32 prévue dans le fourreau l6 et d'orifices 33 qui commu-35 niquent avec cette gorge . Des orifices 34 sont prévus dànà le fourreau 16 et sont adaptés pour coopérer avec les conduits 18 à 21 du bloc-cylindres 2, ces orifices 34 étaht disposés en quatre séries dont deux communiquent avec la chambre d'admission 25 et les deux autres avec la chambre de sortie 26. Dans chaque série, 40 ces orifices 34 sont espacés uniformément angulalrement et disposés 69 05985 6 .2003398 sur un cercle unique. L'espacement angulaire des orifices 34 de chaque série correspond à 1'écartement angulaire des rampes de chaque came 5 et 6 respectivement .Les orifices 34 du fourreau l6 et les conduits 18 à 21 du bloc-cylindres 2 sont adaptés de 5 façon à mettre en communication les chambres de travail Internes et externes de chaque cylindre 9» alternativement avec la chambre d'admission 25 et la chambre de sortie 28 du fourreau 16. Deux plaques 35 présentant des encoches 36 orientées radialement sont adaptées pour guider le déplacement des bras trans-10 versaux 13 portant les contre-cames l4.Les plaques 35 servent à protéger les tiges de piston 11 et les pistons 10 contre toutes forces qui iie s'exercent pas dans le sens radial . Par suite de la coopération entre le distributeur 15 et les conduits 18 à 21 du bloc-cylindres 2 on atteint une position de 15 commutation à chaque position de point mort des pistons, entre l'alimentation en fluide sous pression de la chambre de travail respective et l'échappement du fluide sous pression en provenance de cette chambre . Du fait que te moteur est à double effet, les pistons fournissent pour chaque course une contribution à la 20 puissance de sortie „Le couple de sortie est engendré par les contre-cames l4 qui convertissent les déplacements du piston en mouvements de rotation lorsqu'elles coopèrent avec les rampes 7,8 des cames 5 et 6, Pour que le moteur fonctionne de la façon désirée il est souhaitable que le nombre de pistons soit différent 25 du nombre de rampes de came .En outre, ces nombres doivent être choisis d'une façon telle que l'on obtienne l'équilibre dynamique approprié du moteur .En raison du fait que le nombre de pistons est différent du nombre des rampes de came, seulement un seul cylindre peut être aligné avec un sommet ou le fond d'une 30rampe de came à un moment donné «.De ce fait on obtient une rotation stable dans un seul sans .Lorsque l'un des pistons se déplace radialement vers l'extérieur, les deux contre-cames qui lui sont associées sont forcées contre les rampes de la came externe tandis qu'au cours du déplacement du piston vers l'intérieur la 35 force génératrice de couple qui en résulte est au contraire engendrée par la coopération entre les contre-cames et les deux rampes de la came Interne .Pour Inverser le sens du fonctionnement du moteur 11 est seulement nécessaire d'intervertirles raccords d'admission et de sortie du distributeur .Ceci peut être effectué de façon commode au moyen d'une v^anne à quatre voies Intercalée 69 05985 7 200333U entre la source de fluide sous pression et le distributeur . Des essais pratiques ont montré que l'invention fournit un moteur qui est supérieur au moteur du même type général de la technique antérieure*à la fols en ce qui concerne le poids et 5 les dimensions et également qui est plus avantageux que les moteurs connus à simple effet du point de vue du fonctionnement . Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit qui n'a été choisi qu'à titre d'exemple, de nombreuses modifications pouvant lui être apportées, 10 tant en ce qui concerne le nombre des cylindres qu'en ce qui concerne le choix de la partie du moteur qui tourne et celle qui est statlonnaire, pour chaque domaine diapplicatlon du moteur . 69 05985 S 2003330 REVENDICATIONS 1-Moteur hydraulique g toile" pistons du type comportant un bloc-cylindres statlonnaire renfermant des pistons mobiles ra-flialemeçit, ces pistons étant reliés par l'intermédiaire de tiges 5 de pistons s'étendant vers l'extérieur à des contre-cames adaptées pour coopérer avec au moins une came annulaire qui entoure radialement lesdites contre-cames, ladite came étanb fixée sur le carter moteur et pouvant tourner à l'unisson avec ce dernier par rapport au bloc-cylindres, le nombre de rampes de la came 10 annulaire étant différent du nombre de pistons, les pistons étant agencés pour imprimer un mouvement relatif de rotation à la came et par conséquent au carter moteur lors de l'application de la pression d'un fluide aux chambres de travail se trouvant vers l'intérieur des pistons, par l'intermédiaire des contre-cames , 15 moteur caractérisé en ce que les contre-cames sont agenoées pour coopérer également avec au moins une came circulaire disposée radialement vers l'intérieur par rapport auxdites contre-cames , ladite came Interne étant fixée sur le carter moteur et agencée pour être actionnée par les contre-cames lorsqu'un fluide sous 20 pression est amené dans les chambres de travail situées à l'extérieur par rapport aux pistons, et en ce qu'un distributeur est agencé pour alimenter alternativement en fluide sous pression la chambre de travail externe et Interne de chaque piston et pour évacuer simultanément la chambre de travail opposée . 25 2-Moteur hydraulique suivant la revendication 1, comprenant un distributeur monté concentriquement au bloc-cylindres et %. l'intérieur de ce dernier et couplé au carter moteur afin de tourner à l'unisson avec ce dernier par rapport au bloc-cylindres, ce distributeur étant du type cylindrique à fourreau et présentant une 5° paroi cylindrique ayant des orifices destinés à communiquer avec des conduits percés dans le bloc-cylindres et conduisant aux différentes chambres de travail, moteur caractérisé en ce que le distributeur comporte deux chambres séparées dont les parois radiales externes sont constituées par la paroi cylindrique du fourreau du 35distributeur, l'une desdites chambres communiquant de façon constante avec l'admission de fluide sous pression et l'autre chambre communiquant de façon constante avec l'orifice d'échappement du moteur . 3-Moteur hydraulique suivant la revendication 2 , caractérisé 40 en ce que les orifices prévus dans la paroi cylindrique du fourreai 69 05985 O 2003333 du distributeur sont séparés en deux groupes, les orifices de l'un des groupes communiquant avec les chambres de travail externes et ceux de l'autre groupe communiquant avec les chambres de travail internes, chaque groupe comprenant deux séries d'ori-5 fices uniformément espacés angulairement sur deux cercles axla-lement espacés, les orifices de l'une desdites séries communiquant avec la chambre d'admission du distributeur et les orifices de l'autre série avec la chambre de sortie du distributeur, le nombre des orifices dans chaque série étant égal au nombre de rampes 10 de chaque came . 4-Moteur hydraulique suivant la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits conduits percés dans le bloc~cylîhdres sont agencés en une rangée axiale pour chaque piston s et deux groupes d,orifices de la paroi cylindrique du fourreau du distribu-15 teur étant décalés angulairement d'une distance qui correspond à la moitié de l'écartement angulaire entre deux orifices adjacents dans une série .