Brevet FR2008579A1 — publié le 19700123

1S629 2008579 L'invention est relative à une machine hydraulique à piston rotatif comportant une roue dentée tournante, disposée coaxialement à l'arbre principal et une couronne dentée, comportant une dent de plus et immobilisée relativement à tout mou-5 vement de rotation, dont le centre se déplace sur une trajectoire circulaire, et d'une soupape commutatrice qui est formée par des ouvertures fixes du carter et par des ouvertures, tournant avec la roue dentée, de conduits allant de la soupape commutatrice aux chambres de refoulement. 10 On connaît une machine à piston rotatif dans laquelle la couronne dentée est fixe, tandis que la roue dentée tourne et qu'en même temps son centre décrit une trajectoire circulaire. Dans cette machine, entre la roue dentée et l'arbre principal, il faut prévoir un accouplement spécial, par exemple un arbre 15 articulé. La soupape commutatrice comporte, tournant à la vitesse de l'arbre principal, une douille sur le pourtour de laquelle sont disposées des ouvertures régulièrement réparties, mises alternativement en communication avec le côté arrivée et le côté départ, et dont le nombre est double de celui des 20 dents de la roue dentée. Dans l'alésage du carter sont prévues des ouvertures dont le nombre correspond à celui des dents de la couronne dentée. Elles communiquent avec des conduits ménagés dans le carter, qui débouchent chacun dans une chambre de refoulement située dans un espace interdentaire de la couronne dentée. 25 Dans une autre machine à piston rotatif connue, la roue dentée est accouplée rigidement à l'arbre principal. En conséquence, le centre de la couronne dentée, qui par ailleurs ne peut effectuer de mouvement de rotation, doit décrire-une trajectoire circulaire. Dans ce but, la couronne dentée est mainte-30 nue dans un dispositif de guidage spécial, qui se compose, par exemple, de deux glissières mobiles perpendiculairement l'une à l'autre. Les conduits issus de la soupape commutatrice passent à travers la partie intérieure de la roue dentée et débouchent dans ses espaces interdentaires à l'intérieur des chambres de 35 refoulement. La soupape commutatrice est formée ici par les entrées des conduits sur une des faces de chant de la roue dentée et par des ouvertures correspondantes de la surface en contact de la partie latérale du carter. Mais il est très difficile de munir la roue dentée de ces conduits, d'autant plus que celle-ci 40 doit être faite en un matériau très dur. D'autre part, des pro- 69 15629 2 2008579 blêmes se posent relativement à l'étanchéité et aux pertes de charge, du fait que les ouvertures de la soupape commutatrice doivent se trouver sur une surface latérale relativement petite et ne peuvent donc qu'être de faibles dimensions et très rappro-5 chées les unes des autres. L'invention a donc pour but de réaliser une machine hydraulique à piston rotatif dans laquelle la roue dentée peut être accouplée directement à l'arbre principal et qui élimine les problèmes liés à l'arrivée et au départ du liquide hydraulique. 10 Pour résoudre ce problème, on part de la machine hydrauli que à piston rotatif décrite initialement, que l'on améliore conformément à l'invention, en disposant les conduits, d'une manière en soi connue, sur une pièce latérale fixe du carter a-voisinant les éléments dentés et en donnant à leurs embouchures 15 du côté des chambres de refoulement, des dimensions telles et en les disposant suivant un cercle autour de l'axe médian de la roue dentée d'une manière telle que chaque embouchure est complètement recouverte par la couronne dentée lorsque le centre de cette couronne dentée se trouve du côté opposé à l'embouchure 20 de l'axe médian de la roue dentée. Dans ce mode de construction comme dans la machine à piston rotatif à couronne dentée fixe, les éléments dentés et la soupape commutatrice sont séparés les uns des autres; d'autre part, les embouchures des conduits peuvent être disposées sui-25 vant un cercle de diamètre relativement grand. En conséquence, ces ouvertures peuvent être suffisamment grosses. On obtient aussi une. meilleure étanchéité. De plus, il n'est plus nécessaire de prévoir des conduits à l'intérieur de la roue dentée. Toutefois, ceci a pour conséquence que les embouchures des con-30 duits ne sont pas affectées immuablement comme jusqu'à présent, à l'un des deux éléments dentés, mais qu'on obtient un mouvement relatif, aussi bien par rapport à la roue dentée que par rapport à la couronne dentée. Ceci présente en soi le risque que l'embouchure de conduits fait communiquer des chambres de refoule-35 ment voisines se trouvant sous des pressions différentes, c'est-à dire les met en court-circuit. Mais lorsque l'embouchure, à l'instant décisif, est complètement recouverte par la couronne dentée, ce risque se trouve éliminé. Selon une règle de dimensionnement préférentielle, on 40 fait en sorte que les embouchures présentent des surfaces circu 69 15629 3 2008579 laires de diamètre égal à celui de la trajectoire circulaire du centre de la couronne dentée et que leurs centres soient situés sur un cercle de diamètre égal à la somme du diamètre maximal de la roue dentée et du diamètre de la trajectoire cir-5 culaire précitée du centre de la couronne dentée. Les embouchures, dans leur position de recouvrement, se recouvrent alors a-vec les espaces intérieurs libres de la couronne dentée, de sorte que, la couronne dentée continuant son déplacement sur sa trajectoire circulaire, il s'établit aussitôt une nouvelle communi-10 cation entre l'embouchure du conduit et la chambre de refoulement. On obtient une machine très simple et axialement très courte en constituant la pièce latérale fixe du carter par un disque muni de conduits parallèles à son axe, qui, du côté opposé 15 aux éléments dentés coopère avec un disque de soupape commutatrice fixé sur l'arbre principal. Le disque de soupape commutatrice peut alors comporter deux rainures annulaires concentriques affectées à la pression d'arrivée et à la pression de départ et desquelles partent des rainures radiales dirigées alter-20 nativement en sens contraire jusque dans la région des conduits. Dans un perfectionnement de l'invention, la couronne dentée peut être montée sur des galets, qui circulent dans des systèmes de guidage circulaires, dont le diamètre est égal à la somme de celui des galets et de celui de la trajectoire circu-25 laire de la couronne dentée, dans une pièce latérale du carter du côté opposé aux embouchures des conduits. L'invention est décrite plus en détail ci-après à l'aide d'un exemple non limitatif de réalisation, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : 30 la figure 1 est une coupe longitudinale d'une machine à piston rotatif conforme à l'invention ; la figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne A-A de la figure 1 ; la figure 3 est une coupe transversale suivant la ligne 35 B-B de la figure 1, et la figure- 4, enfin, est une coupe transversale suivant la ligne C-C de la figure 1. Le carter de la machine hydraulique à piston rotatif représentée sur les figures se compose d'un couvercle 1, d'une 40 pièce annulaire 2, d'une pièce latérale en forme de disque 3, 69 15629 2008579 d'une pièce annulaire 4, d'un disque intermédiaire 5, d'un é-lément de guidage 6 et d'un couvercle 7, qui sont tous assemblés par des boulons S. Un arbre principal 8 est porté par le palier 9, l'élément 5 de guidage 6 et la pièce latérale 3 et est assuré contre tout déplacement axial par une saillie annulaire 10. Sur cet arbre sont clavetés dans la région de la pièce annulaire 4, une roue dentée extérieurement 11 à six dents et, dans la région de la pièce annulaire 2, un disque de soupape commutatrice 12. La roue 10 dentée coopère avec une couronne dentée intérieurement 13 à sept dents, de manière à obtenir plusieurs chambres de refoulement 14. La couronne dentée 13, du fait de son-montage, peut se mouvoir de manière que son centre M puisse se déplacer sur une 15 trajectoire circulaire autour de l'axe médian A de la roue dentée. Dans ce but, la couronne dentée porte sur des axes 15, saillant latéralement, des galets 16, qui roulent sur des pistes circulaires de l'élément de guidage 6. Le diamètre de ces pistes 17 est égal à celui de la trajectoire circulaire du centre de la 20 couronne dentée augmentée de celui du galet lô. Dans le disque intermédiaire 5 sont disposées des ouvertures circulaires 18 dans lesquelles un élément d'étanchéité 19 peut tourner avec les galets. Le couvercle 1 porte un ajutage 20 pour le raccordement de 25 la canalisation d'arrivée et un ajutage 21 pour le raccordement de la canalisation de départ. L'ajutage 20 est en communication avec une rainure annulaire extérieure 22, l'ajutage 21 avec une rainure annulaire intérieure 23. Un alésage 24 fait communiquer, d'autre part, l'ajutage 20 avec l'espace intérieur 25 du carter. 30 Dans le disque de soupape commutatrice 12 sont ménagées une rainure annulaire extérieure correspondante 26 et une rainure annulaire intérieure 27 qui, à travers des alésages 28 et 29, sont en communication avec les rainures annulaires 22 et 23. Les rainures annulaires 26 et 27 partent des rainures radiales 30 35 et 31 alternativement dirigées en sens contraires, qui débouchent à peu près à la même distance de l'axe médian A. Dans la pièce latérale en forme de disque 3 sont prévus sept conduits 32 parallèles à l'axe, qui à leur extrémité de gauche Csur la figure) peuvent venir alternativement .en contact 40 avec les rainures radiales 30 et 31. Ces sept conduits sont 6? 15629 2008579 représentés en trait interrompu sur la figure 2. On voit que leurs embouchures de droite 33 alimentent chacune une chambre de refoulement 14. Seule l'embouchure 33a qui est exactement en face du centre M de la couronne dentée 13 par rapport a l'axe médian 5 A de la roue dentée 11 est complètement recouverte par la couronne dentée 13. Il n'y a donc aucun risque que cette embouchure 33a court-circuite les deux chambres de refoulement 14 avoisi-nantes qui sont le siège de pressions différentes. Le diamètre des embouchures 33 est égal à celui de la trajectoire circulaire 10 du centre M de la couronne dentée. Les centres des embouchures 33 sont situées sur un cercle dont le diamètre est supérieur,du diamètre de la trajectoire du point M, au diamètre maximal de la roue dentée 11. On va supposer que la machine fonctionne comme moteur et 15 qu'on amène du liquide hydraulique à l'ajutage 20 et qu'on l'évacué par l'ajutage 31. La soupape commutatrice met alors en communication l'ajutage 20 avec les conduits 32 de la moitié gauche de la figure 2 et l'ajutage 21 avec les conduits 32 de la moitié droite de cette figure. Il en résulte que la roue den-20 tée 11 commence à tourner. Du fait de ce mouvement, le disque de soupape commutatrice 12 se met aussi à tourner, de sorte que la distribution de pression indiquée pour les conduits 32 et les chambres de refoulement 14 tourne à la vitesse et dans le sens convenables. A chaque cycle complet de la distribution de 25 pression, la roue dentée 11 ne tourne que d'une dent, tandis que le centre M de la couronne dentée 13 a parcouru un tour complet de sa trajectoire circulaire. Sur l'arbre principal 8, on peut donc prélever un mouvement de rotation plus lent, mais à couple plus élevé. 30 Si on applique de la puissance à l'arbre 8, la machine fonctionne comme pompe qui, suivant le sens de rotation, refoule du liquide par l'ajutage 20 ou 21. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de 35 ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement indiqués ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. 69 15629 2008579 REVENDICATIONS 1. Machine hydraulique à piston rotatif comportant une roue dentée tournante, disposée coaxialement à l'arbre principal et une couronne dentée, comportant une dent de plus et immobilisée 5 relativement à tout mouvement de rotation, dont le centre se déplace sur une trajectoire circulaire, et d'une soupape commutatrice qui est formée par des ouvertures fixes du carter et par des ouvertures tournant avec la roue dentée, de conduits allant de la soupape commutatrice aux chambres de refoulement, la-10 quelle machine à piston rotatif est caractérisée en ce que des conduits (32), d'une manière en soi connue, sont disposés sur une pièce latérale fixe (3) du carter avoisinant les éléments dentés (11,13) et que leurs embouchures (33) du côté des chambres de refoulement (14) ont des dimensions telles et sont disposées 15 suivant un cercle autour de l'axe médian (A) de la roue dentée (11) d'une manière telle que chaque embouchure (33a) est complètement recouverte par la couronne dentée (13) lorsque le centre (M) de cette couronne dentée se trouve du côté opposé à l'embouchure, de l'axe médian (A) de la roue dentée. 20 2. Machine à piston rotatif selon la revendication 1, caractérisée en ce que les embouchures (33) présentent des surfaces circulaires de diamètre égal à celui de la trajectoire circulaire du centre de la couronne dentée (13) et que leurs centres sont situés sur un cercle de diamètre égal à la somme du dia-25 mètre maximal de la roue dentée (11) et du diamètre de la trajectoire circulaire précitée du centre de la couronne dentée. 3. Machine à piston rotatif selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la pièce latérale fixe du carter (3) est constituée par un disque muni de conduits (32) parallèles à son 30 axe, qui, du côté opposé aux éléments dentés (11,13) coopère avec un disque de soupape commutatrice (12) fixé sur l'arbre principal (8). 4. Machine à piston rotatif selon la revendication 3, caractérisée en ce que le disque de soupape commutatrice (12) compor- 35 te deux rainures annulaires concentriques (26,27) affectées à la pression d'arrivée et à la pression de départ et desquelles partent des rainures radiales (30,31) dirigées alternativement en sens contraires, jusque dans la région des conduits (32). 5. Machine à piston rotatif selon l'une des revendications 40 1 à 4, caractérisée en ce que la couronne dentée (13) est montée 69 15629 2008579 sur des galets (16), qui circulent dans des systèmes de guidage circulaires (17) dont le diamètre est égal à la somme de celui des galets et de celui de la trajectoire circulaire de la couronne dentée (13), dans une pièce latérale du carter (6) du côté opposé aux embouchures (33) des conduits. 6. Machine à piston rotatif selon une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la couronne dentée (13) a un nombre impair de dents.