Brevet FR2003141A1 — publié le 19691107

i 2003141 La présente invention concerne une soupape de distribution destinée à être utilisée dans un dispositif hydraulique, et plus Particulièrement une soupape de distribution du type rotatif destinée à un tel dispositif® 5 On a largement utilisé des dispositifs hydrauliques dans di verses machines et appareils, car ils possèdent de nombreuses caractéristiques avantageuses en ce qui concerne un fonctionnement rapide et positif, un grand rendement de puissance, une structure relativement simple et une maintenance facilei 10 Parmi les dispositifs hydrauliques, on connaît des dispositif utilisant une énergie, comme des moteurs, des dispositifs de transport d'huile comme des pompes, des dispositifs de commande dsécoulement comme des soupapes ; toutefois, le dispositif le plus important est une soupape de distribution qui commande ou l'admission 15 ou l'échappement d'une huile sous pression-élevée» Cependant, dans une telle soupape de distribution pour rai dispositif hydraulique, on laisse passer l'huile hydraulique sous pression élevée de manière que la soupape ait tendance à ne pas laisser fuir l'huile» In particulier, le problème de la fuite 20 d'huile devient plus critique lorsque la soupape elle-même est soumise à une déformation mécanique. En particulier, lorsque la soupape de distribution est conçue pour un dispositif hydraulique du type rotatif comprenant, d'une Part, une série de mécanismes à piston et cylindre disposés radiale-25 ment autour d'un arbre rotatif et, d'autre part, un carter entourant les mécanismes à piston et cylindre et ayant une surface périphérique intérieure ondulée, chacun des mécanismes à piston et cylindre comportant un piston muni à son extrémité extérieure d'une bille destinée à porter contre la surface périphérique intérieure ondu-30 lée, cette surface ondulée entrant en action avec la rotation des mécanismes à piston et cylindre pour commander le mouvement de va-et-vient du piston de manière à faire fonctionner le dispositif comme un moteur hydraulique ou comme une pompe, dans ce cas, la soupape de distribution est construite de manière à comporter une 35 partie fixe et une partie rotative montée de façon coulissante autour de la partie fixe, ce qui fait qu'il se crée une déformation mécanique importante. La présente invention a pour objet une soupape de distribution du type rotatif qui ne laisse échapper au plus qu'une .très 40 faible fuite d'huile lorsqu'elle est soumise à une pression hydrau- bad original 69 04814 2 2003141 lique. De plus, la présente invention permet d'obtenir l'objet précité avec une construction relativement simple. Ges caractéristiques et avantages de la présente invention ainsi que d'autres apparaîtront au cours de la description détaillée 5 qui va suivre à titre illustratif et non limitatif avec référence au dessin annexé, sur lequel : la fig. 1 est une coupe partielle longitudinale avec arrachement d'un dispositif hydraulique du type à pistons radiaux qui comporte une soupape de distribution du type rotatif conforme à la tech-10 nique antérieure? la fig. 2 est une coupe longitudinale montrant à plus grande échelle la partie importante de la soupape de distribution du type rotatif du dispositif représenté sur la fig. 1 ; la fig. 3 est une coupe transversale de la soupape de distri-15 bution du type rotatif, faite par III-III de la fig. 2 ; la fig. 4 est une coupe longitudinale similaire à la fig» 2, mais représentant une soupape de distribution du type rotatif- conforma à la présente invention ; la fig» 5 est un diagramme représentant les rapports entre 20 la quantité Q de fuite d'huile (portée en ordonnée), et la pression P de l'huile hydraulique dans la soupape de distribution 3? (portée en abscisse) de la technique antérieure et dans celle de la présente invention. Si l'on examine la fig. 1, on voit que la référence 1 désigne 25 un arbre rotatif, que P montre les mécanismes à piston et cylindre disposés radialement autour de l'arbre rotatif 1, chacun comprenant un piston 30 et un cylindre 31, et cette vue représente un carter 3 du dispositif hydraulique comportant une surface périphérique intérieure ondulée 4. Chaque piston 30 comporte sur son extrémité ex-30 térieure une bille 5 qui roule le long de la surface périphérique intérieure 4 du carter 3, grâce à quoi le mécanisme P à piston et cylindre est entraîné en rotation avec l'arbre rotatif 1. Toutefois, il convient de noter que la présente invention ne se rapporte pas de façon spécifique seulement au dispositif hydrau-35 lique du type à pistons radiaux comme mentionné ci-dessus, mais qu'elle est largement applicable à toutes les" soupapes de distribu-.tion du type rotatif généralement utilisées dans les dispositifs hydrauliques. Comme représenté sur les fig. 1 à 3, la soupape, de distribu-40 tion comprend un corps de soupape annulaire 6 fixé au mécanisme P à BAD ORIGINAL 69 04814 3 2003141 piston et cylindre et pouvant tourner avec celui-ci, et elle comporte également un corps de soupape cylindrique 8 fixé au carter 7 de la soupape de distribution, ce carter étant lui-même fixé au carter 3 du dispositif hydraulique. 5 les références 9 et 10 désignent respectivement un passage d'amenée d'huile et un passage de décharge d'huile formés dans le carter 7, les références 13 et 14 désignent respectivement plusieurs paires de passages d'amenée et de décharge d'huile, ces passages d'amenée et de décharge d'huile 13 et 14 étant circonférencielle-10 ment espacés les uns des autres et disposés en alternance dans le corps de soupape cylindrique 8. les passages d'huile 15 et 16 sont formés dans le carter 7 et communiquent respectivement avec le passage d'amenée ou d'alimentation d#huile 9 et le passage de décharge d'huile 10. les rainures d'huile 17 et 18 sont pratiquées dans 15 la surface périphérique extérieure du corps de soupape cylindrique 8 et communiquent respectivement avec les passages 13 et 14o Le corps de soupape cylindrique 8 est disposé autour de l'arbre rotatif 1 avec un léger jeu entre ces deux éléments, et il porte par coulissement à la surface de contact ou de distribution 20 12 contre le corps de soupape annulaire 6 lorsque les mécanismes P de piston et de cylindre tournent. La référence 20 désigne des passages d'huile dont le nombre correspond à celui des mécanismes P à piston et cylindre, et qui sont formés dans le corps de soupapé cylindrique 6, ce^fpassages 25 étant disposés de manière à communiquer respectivement avec les chambres de cylindres 11 des mécanismes P à piston et cylindre par l'intermédiaire d'un passage 32 formé dans le cylindre 31* De ce fait, l'huile hydraulique est introduite dans la chambre de cylindre 11 par les passages 9, 15, 17, 13, 20 et 32r et elle est dé-30 chargée de la chambre de cylindre 11 par les passages 32, 20, 14, 18, 16 et 10. Lorsque le corps annulaire de soupape 6 tourne de deux crans, chacune des chambres de cylindre 11 reçoit de l'huile hydraulique, et ensuite l'huile ainsi envoyée est déchargée de ces chambres de cylindre et elle est alternativement expulsée du fait 35 que le passage d'huile 20, ménagé dans le corps de soupape annulaire 6, communique alternativement avec les passages d'alimentation d'huile 13 et les passages de décharge d'huile 14 ménagés dans le corps de soupape annulaire 8 à l'endroit de la surface de distribution 12. 40 Les références 21 désignent, des joints d'étanchéité pour 69 04814 4 2003141 empêcher des fuites d'huile, la référence 23 désigne un accouplement de Cardin servant à fixer le corps de soupape cylindrique 8 au carter 7, et la référence 24 désigne une bague de butée. Si le dispositif hydraulique fonctionne comme un moteur hy-5 draulique, d'une part l'huile hydraulique sous pression élevée'est envoyée par les passages 9, 15, 17, 13, 20 et 32 jusque dans les chambres de cylindres 11 des mécanismes à piston et cylindre pour déplacer les pistons 30 radialement vers l'extérieur et, d'autre part, l'huile hydraulique sous basse pression est déchargée des 10 chambres de cylindres 11 par les passages 32, 20, 14, 18, 16 et 10 lorsque les pistons 30 sont ensuit'e déplacés radialement vers l'intérieur, et le corps de soupape cylindrique 8 est soumis à une déformation élastique provenant de la pression élevée de l'huile hydraulique circulant dans le passage d'alimentation 13 qui y est mé-15 nagé, ce qui fait que l'intervalle compris entre le corps de soupape annulaire 6 et le corps cylindrique de soupape 8 augmente à l'endroit de la surface de distribution 12, de sorte qu'il se produit le long de la surface de distribution des fuites d'huile hydraulique de l'intérieur de la soupape de distribution jusqu'à l'ex-20 térieur de cette dernière. De plus, la fuite à partir des passages d'alimentation d'huile 13 jusqu'aux passages de décharge d'huile 14 se produit en raison de la différence de la pression d'huile entre ces passages, et de ce fait, la fuite augmente brusquement. Si le ■ dispositif hydraulique fonctionne comme un moteur hydraulique, le 25 corps de soupape cylindrique 8 est soumis à une déformation élastique provenant de la pression élevée de l'huile hydraulique circulant dans les passages de décharge 14, et la fuite d'huile se produit le long de la surface de distribution 12 de la manière précitée. Conformément à la présente invention, pour atténuer les in- t 30 ©nvénients précités de la soupape de distribution classique, une zone étanche à l'huile est formée à l'endroit de l'intervalle entre la surface périphérique intérieure du corps de soupape cylindrique 8 et la surface périphérique extérieure de l'arbre rotatif 1, cette zone recevant de l'huile hydraulique sous pression, ce qui fait 35 que la déformation élastique du corps de soupape cylindrique est corrigée par la pression d'huile hydraulique, grâce à quoi même lorsque la pression de l'huile hydraulique passant par le corps de soupape est augmentée, la déformation élastique peut être maintenue à une valeur faible, et l'intervalle à l'endroit de la surface de 40 distribution peut être réduit à un minimum. 69 04814 5 2003141 La fig. 4 est -une coupe longitudinale de la soupape de distribution conforme à la présente invention, et les pièces correspondantes de cette figure portent les mêmes références que celles de la fig. 2. Sur la fig. 4» la référence 25 désigne la surface de 5 ooulissement de l'arbre rotatif 1 se trouvant à lsintérieur du corps de soupape cylindrique 8, la surface de coulissement étant engagée par coulissement dans la surface intérieure du corps de soupape cylindrique 8 lorsque 1'arbre 1 est entraîné en rotation. Les références 26 et 33 désignent des joints d'étanchéité d'huile placée 20 aux extrémités opposées de la partie engagée de façon coulissante. Les joints d'étanchéité à l'huile 26 et 33 délimitent une zone é-tanche à l'huile 27 entre l'arbre rotatif 1 et le corps de soupape cylindrique 8. Dans un mode de réalisation, au moins un passage d'huile 28 est pratiqué dans le corps de soupape cylindrique 8 pour faire communiquer la zone étanche à l'huile 27 avec au moins l'un des passages d'alimentation d'huile 13 ou des passages de décharge d'huile 14 ménagés dans le corps de soupape cylindrique 8, tandis que dans un autre mode de réalisation, au moins deux passages d'huile 28 sont formés dans le corps de soupape cylindrique 8 pour faire 20 communiquer la zone étanche à l'huile 27 avec au moins l'un des passages d'alimentation d'huile 13 et avec au moins l'un des passages de décharge d'huile 14. Une soupape d'arrêt 29 est montée dans chacun de ces passages d'huile pour empêcher un retour d'huile de la zone étanche à l'huile jusqu'au passage d'alimentation corres-25 pondant ou jusqu'au passage de décharge d'huile correspondant. En cours de fonctionnement, si le dispositif hydraulique fonctionne comme un moteur hydraulique, l'huile hydraulique sous pression élevée est envoyée par les passages d'alimentation d'huile 13, et si le dispositif hydraulique fonctionne comme une pompe hydrau-30 lique, l'huile sous pression élevée est déchargée par les passages de décharge d'huile 14. Si le moteur hydraulique ou si la pompe hydraulique sont entraînés en rotation en sens inverse du sens habituel, les passages d'-alimentation d'huile et les passages de décharge d'huile inversent leurs fonctions et deviennent respective-2ÇJ ment des passages de décharge d'huile et des passages d'alimentation d'huile. Une partie de l'huile hydraulique est introduite dans le passage d'huile 28 et la soupape d'arrêt 29 jusqu'à la zone é-tanche à l'huile 27, de manière à former une bande d'huile sous pression élevée. De ce fait, la pression hydraulique régnant dans 40 la bande d'huile sous pression élevée agit pour corriger la défor- , » BAD ORIGINAL |j 69 04814 6 2003141 mation élastique du corps de soupape cylindrique 8 qui résulte de la pression d'huile hydraulique régnant dans ce dernier. Par suite, l'intervalle entre le corps de soupape annulaire 6 et le corps de soupape cylindrique 8 à l'endroit de la surface de distribution 12 5 peut être maintenu sensiblement constant ou même être diminué, ce qui fait que la fuite d'huile passant sur cette surface peut être notablement réduite» la soupape d'arrêt 29 sert à empêcher un retour du courant d'huile jusque dans le passage d'alimentation d'huile 13 ou le passage de décharge d'huile 14, ce qui fait que toute 10 variation de pression dans le passage d'alimentation d'huile 13 ou dans le passage de décharge 14 n'a aucun effet sur la pression régnant dans la bande d'huile. La fig. 5 représente la quantité de fuite d'huile dans la soupape de distribution conforme à la présente invention et celle 15 d'une soupape de distribution classique. Sur ce graphique, la pression d'huile dans la soupape est indiquée sur l'abscisse, tandis que la quantité de fuite d'huile provenant de la soupape de distribution est indiquée sur l'ordonnée. La courbe A indique la quantité de fuite d'huile dans une soupape de distribution classique, et 20 la droite en traits interrompus B indique la quantité de fuite d'huile dans la soupape de distribution où l'intervalle entre le corps de soupape annulaire 6 et le corps de soupape cylindrique 8 à la surface de distribution 12 est maintenu constant. Comme on peut le voir en comparant la courbe A et la droite B, plus la pres-25 sion d'huile dans la soupape s'élève, plus la différence entre la quantité de la fuite d'huile entre la courbe A/et la droite B augmente . La courbe C montre la quantité de fuite d'huile dans la soupape de distribution conforme à la présente invention. Il est fa-30 cile de voir en comparant la courbe C soit avec la courbe A soit avec la droite B que la quantité de la fuite d'huile hydraulique peut être notablement diminuée si l'on utilise la soupape de distribution conforme à la présente invention. La quantité de la fuite d'huile dans la soupape de distribu-35 tion conforme à la présente invention peut varier avec diverses valeurs de conception, comme par exemple les dimensions de la soupape de distribution, la pression de l'huile hydraulique, la vitesse de rotation du corps de soupape annulaire, etc..., et la pression manométrique Pq de l'huile à laquelle il se produit une fuite 40 d'huile maximale est comprise entre 100 et 300 kg/cm2, et lorsque 69 04814 7 2003141 la pression augmente au delà de la valeur ci-dessus, la quantité de la fuite d'huile diminue progressivement comme représenté sur la courbe C. Comme on peut le voir sur la fig» 5, sous la pression Pq la 5 fuite d'huile indiquée par la droite B se monte à Qq, et sous la même pression la fuite d'huile Q-^ de la courbe A et la fuite d'huile Qg de la courbe C se montent respectivement à (2 à 10) x Qq et (0,1 à 0,5) x Qq. On voit donc qu' on obtient une diminution remarquable compri-10 se entre un septième et un centième de la quantité de fuite d'huile par la présente invention par rapport à une soupape classique. BAD ORIGINAL 69 04814 8 2003141 - REVENDICATIONS - 1.- Soupape de distribution du type rotatif, destinée à être utilisée dans un dispositif hydraulique comportant un arbre rotatif, cette soupape comprenant un corps de soupape cylindrique percé de 5 plusieurs paires de passages d'alimentation d,huile et de décharge d'huile et monté sur l'arbre rotatif avec un léger intervalle entre ces éléments, cette soupape comportant également un corps de soupape annulaire percé d'une série de passages d'huile destinés à communiquer avec le dispositif hydraulique et disposés de manière à 10 être en contact coulissant à l'endroit d'une surface de distribution contre ledit corps de soupape cylindrique, ces passages d'huile ménagés dans ledit corps de soupape annulaire étant alternativement amenés en communication avec les passages d'alimentation d'huile précités et les passages de décharge d'huile susvisés du' corps 15 de soupape cylindrique en raison de la rotation du corps de soupa-pe annulaire, la soupape de distribution comportant une zone étanche à l'huile ménagée dans l'intervalle compris entre le corps de soupape cylindrique précité et l'arbre rotatif susvisé dans un espace situé radialement vers l'intérieur de ladite surface de distri-20 bution, et au moins un passage d'huile est formé dans le corps de soupape cylindrique et fait communiquer la zone susvisée étanche à l'huile avec au moins l'un des passages d'alimentation d*huile ou l'un des passages de décharge d'huile. 2.- Soupape de distribution du type rotatif destinée à être 25 utilisée dans un dispositif hydraulique suivant la revendication 1, dans laquelle au moins une soupape d'arrêt est montée à l'intérieur d'au moins l'un des passages d'huile précité pour empêcher un retour d'huile de la zone précitée étanche à l'huile jusqu'au passage d'alimentation d'huile ou jusqu'au passage de décharge d'huile 30 associés. 3.- Soupape de distribution du type rotatif destinée à être utilisée dans un dispositif hydraulique et comportant un arbre rotatif, comprenant un corps de soupape cylindrique dans lequel sont percées plusieurs/paires de passages d'alimentation d'huile et de 35 décharge d'huile, qui est monté sur l'arbre rotatif avec un léger intervalle entre ces éléments, et un corps de soupape annulaire comprenant une série de passages d'huile destinés à communiquer avec le dispositif hydraulique et disposés de manière à être en contact coulissant à l'endroit d'une surface de distribution contre 40 ledit corps de soupape cylindrique, ces passages ménagés dans le 69 04814 9 2003141 corps de soupape annulaire étant alternativement amenés en communication avec les passages d5alimentation d'huile et les passages de déelu-r-ge d'huile du corps de soupape cylindrique en raison de la rotation du corps de soupape annulaire, ladite soupape de dis-5 triteitior. comprenant une zone étanche à 1*huile ménagée entre 1* intervalle compris entre le corps de soupape cylindrique précité et l'arbre rotatif susvisé dans un espace se trouvant radialement vers l'intérieur de la surface de distribution précitée, au moins deux passages d5huiles formés dans le corps de soupape cylindrique pré-10 cité et faisant communiquer la zone étanche à l'huile susvisée avec au moins l'un des passages d'alimentation d'huile et avec au moins Ihm des passages de décharge d'huile, et au moins deux soupapes d'arrêt montées à l'intérieur de chacun des deux passages d'huile précités pour empêcher un écoulement inverse de l'huile de 15 la zone étanche à l'huile jusqu'aux passages d'alimentation d'huile associés et jusqu'aux passages de décharge d*huile associés. 4«- Soupape de distribution du type rotatif destinée à être utilisée dans -un dispositif hydraulique suivant la revendication 1, dans laquelle la. zone étanche à 12huile précitée est délimitée par 20 des joints d'huile placée aux extrémités opposées de ladite zone. BAD original"* ^