Brevet FR2058294A1 — publié le 19710528

La présente invention concerne une machine à piston axial, en particulier une pompe à piston axial qui comporte un corps dans lequel est monté rotatif un arbre moteur sur lequel est calé un support qui comporte un certain nombre de pistons coulissant dans des cylindres et dont la course s'effectue parallèlement à l'ase de rotation du support; de plus, pour effectuer le réglage relatif des pistons et des cylindres et pour régler la course des pistons, il est prévu un plateau moteur calé sur l'arbre moteur au moyen d'une articulation tout en pouvant pivoter autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de l'arbre moteur et pouvant être fixé dans la position angulaire ainsi réglée, qui est monté rotatif pour faire pivoter un organe monté pivotant dans le corps de machine. On connaft des machines à piston axial, et plus particulièrement des pompes à piston axial, dans lesquelles la capacité de refoulement peut être réglée en continu jusqu'à une valeur maximale par le fait que le support portant les pistons et cylindres monté rotatif indépendamment de l'arbre moteur dans un élément pivotant formé par une partie du corps de machine, peut pivoter en même temps que la partie de corps de machine en question par rapport à l'arbre moteur et peut être fixé dans une position oblique quelconque. L'arbre moteur est équipé de ce quion appelle une bride d'impulsion avec laquelle agissent en liaison de formes et en liaison dynamique les pistons coulissant dans le support. Dans ce mode de construction connu, la liaison motrice entre 11 arbre moteur et le support qui lui est associé sous un certain angle est assurée par une articulation fixe homocinétique. Avec une telle articulation on obtient liuniformité vouge entre le mouvement de rotation de l'arbre moteur et celui. du support qui est disposé sous un certain angle par rapport à ce dernier, de sorte que les éléments de construction ne peuvent être sollicités par des forces d'accélération et de décélération comme ce serait le cas si on utilisait pour commander le mouvement du support un accouplement à croisillon de type usuel. L'utilisation de l'articulation fixe homocinétique oblige néanmoins à accoupler celle-ci avec un arbre moteur par l'intermédiaire d'un joint à cardan.Ce nest que de cette façon que l'on peut empêcher un coincement de ce joint par suite des tolérances de montage et de finition qui existent certainement. Ce mode de réalisation est donc complique, de dimensions défavorables et son prlx de revient est en conséquence élevé. Dans un autre mode de réalisation cognu, semblable à la machine à piston axial mentionnée plus haut, il est prévu sur l'arbre moteur un support comportant un certain-nombre de pistons coulissant dans des alésages de cylindre ainsi qu'un plateau moteur monté rotatif dans un élément pivotant, pouvant se mouvoir au moyen d'une articulation autcur d'un axe perpendiculaire à l'axe de l'arbre moteur et pouvant'btre fixé dans la position angulaire ainsi réglée, provoquant ainsi un déplacement relatif entre les pistons et la paroi de l'alésage du cylindre qui les réçoit.Dans ce mode de construction connu, des dispositions sont prisesen outre de telle façon que, sur les parties des groupes de pistons maintenues sur le support et agissant en liaison avec le plateau moteur, aucune force transversale ne'peut agir pendant le mouvement pendulaire du plateau moteur mais exclusivement des forces de pression s'exerçant dans le sens de l'axe. A cet effet, le support est monté de façon à pivoter sur l'arbre moteur parallèlement au plateau moteur, par l'intermédiaire des parties agissant en liaison avec le plateau moteur. De cette façon, les groupes de pistons du support sont obligatoirement guidés parallèle- ment à l'axe, quelle que soit la position oblique du plateau moteur.Bien que dans ce type de réalisation, les parties ayant un rôle essentiel pour le fonctionnement, soient- disposées sur un même axe les unes derrière les autres et qu'on puisse-par conséquent ainsi obtenir une forme dans l'espace relativement favorable de la pompe à piston axial, ce dispositif offre l'inconvénient sérieux qu'en raison du joint à cardan existant entre l'arbre moteur et le plateau moteur, le mouvement de rotation de l'arbre moteur donne naissance à un mouvement de rotation irrégulier du plateau moteur, d'où résulte un phénomène de pulsation élevée du courant de refoulement entralnauLt des sollicitations importas tes du mécanisme moteur en raison des forces de décélération et d'accélération. La présente invention se propose de-perfectionner les machines'à piston axial dans lesquelles le plateau moteur et le support des groupes de pistons sont calés sur l'arbre moteur, de telle façon que, tout en réduisant au maximum la dépense techni que, on réalise la synchronisation de marche entre le plateau moteur et le support et, par conséquent, on évite efficacement les inconvénients des machines à piston axial connues due ce genre. Ce résultat est obtenu par l'invention avec une machine à piston axial de la catégorie susdite par le fait que le joint d'articulation est un joint homocinétique connu en soi qui comporte une bague d'articulation extérieure disposée dans le plateau moteur et une bague d'articulation intérieure disposée sur l'arbre moteur, ces deux bagues étant reliées l'une à l'autre par liaison dynamique par l'intermédiaire de billes et pouvant se déplacer l'une par rapport à l'autre dans le sens axial. Un tel joint, connu sous le nom de joint coulissant homocinétique, offre l'avantage de permettre d'actionner de façon synchrone le plateau moteur et le support et, en outre, par la mobilité relative entre les deux bagues d'articulation, il offre l'avantage de permettre de compenser à l'intérieur du corps automatiquement des déplacements dûs aux tolérances de fabrication, en direction du centre de pivotement, fixé théoriquement, de l'or- gane pivotant maintenant le plateau moteur; en effet, après son montage, la bague d'articulation mobile axialement se règle automatiquement en position en parcourant l'angle de pivotement maximal de l'élément pivotant dans le corps de machine de telle fa çon que le centre de pivotement de l'articulation existant au moment du montage et ne se trouvant pas exactement dans le plan de l'axe de l'arbre moteur prend automatiquement la place voulue grâce à la possibilité d'un déplacement relatif entre les deux bagues d'articulation, de telle façon qu'il coïncide avec l'intersection de l'axe de pivotement de l'élément pivotant et de l'axe de l'arbre moteur. Il est donc inutile de procéder à un ajustage de l'articulation coulissante homocinétique après qu'elle a été montée car, en cas de déplacement autorisé au point de vue constructif, le centre du cercle primitif passant par les centres des billes ayant pour rôle de transmettre le couple de rotation, qui se trouve en outre dans le plan passant par ces centres de billes, vient tou jours se placer sur l'axe de rotation de l'arbre moteur. Dans le joint homocinétique utilisé où la moitié de joint extérieure peut se déplacer par rapport à la moitié de joint intérieure dans le sens de l'axe de rotation des demi-joints, il ne peut y avoir aucun coincement lié à des sollicitations axiales forcées.Quel que soit le demi-joint qui est monté à poste fixe et calé non coulissant, l'autre demi-joint mobile peut toujours se placer au point de fonctionnement optimal. Différents types de réalisation sont possibles pour le joint d'articulation. Selon unmode deréalisation avantageux, c'est la bague d'articulation extérieure qui est montée mobile dans le plateau moteur et la bague d'articulation intérieure qui est calée sur l'arbre moteur. Mais, à l'inverse et d'une façon tout aussi appropriée, la bague d'articulation intérieure peut être montée mobile sur l'arbre moteur et la bague d'articulation extérieure peut être par conséquent montée à poste fixe dans le plateau moteur. Les-caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence à la figure unique du dessin annexé représentant une pompe à piston axial, partiellement en coupe longitudinale. Le corps de pompe 10 se compose d'un élément de corps de pompe avant 12 et d'un élément de corps de pompe arrière 14, qui sont assemblés l'un à l'autre de façon étanche aux liquides. Dans la partie de corps de pompe avant 12 est monté, dans un palier à roulements 16, un arbre moteur 18 qui, par l'une de ses extrémités 22, fait saillie hors de la bride étanche 20 maintenant le roulement à billes. La partie terminale 22 de l'arbre moteur 18 qui fait saillie hors du corps de pompe sert à accoupler la pompe à un moteur de commande non représenté. A l'intérieur du corps de pompe, l'arbre moteur 18 s'dzed jusque dans la partie arrière du corps de pompe 14 où, comme il est figuré en traits interrompus, il est monté rotatif au moyen de sa partie terminale intérieure dans un palier à roulement 24. Dans la zone de la partie de corps de pompe arrière 14, un support de pistons 26 est monté rotatif sur l'arbre moteur 18; il comporte un certain nombre d'alésage8 de cylindre, parallèles d l'axe, dans chacun desquels coulisse un piston 28. Sur sa facefrontale située à droite dans le dessin, le support de pistons agit de façon connue en soi en liaison avec une surface de commande non représentée. Dans la surface de commande débouchent les tubulures de compression et d'aspiration de la pompe qui sont en liaison avec les alésages de cylindre du support de pistons 26 par l'intermédiaire de ce que l'on appelle -des commandes cardiodes. te support de pistons 26 est maintenu serré sous une tension préalable contre la surface de commande au moyen d'un paquet de ressorts à disques 30 placé sur l'arbre moteur 18 et s'appuyant sur des bagues d'appui 32, 33, montées sur l'arbre moteur 18. Pour la commande des pistons 28 est prévu un plateau moteur désigné dans son ensemble par 36 qui est monté rotatif dans un élément pivotant 38 monté pivotant autour d'un axe dans la partie de corps de pompe avant 12. te plateau moteur 36 possède pour chaque piston une bille d'appui 42 maintenue dans une crapaudine 40 sur laquelle, par l'intermédiaire d'un élément de pression 44, le piston correspondant 28 prend appui sans force transversale contre le plateau moteur 36. 46 représente un ressort de pression disposé dans chaque alésage de cylindre du support de pistons 26 qui assure la liaison dynamique entre le piston 28 et le plateau moteur 36 ou la bille d'appui 42. En ppsition de fonctionnement, lorsque les pistons 28 franchissent la zone de pression avec le support de pistons 26, ils sont serrés automatiquement contre le plateau moteur 36 sous l'action des forces hydrauliques.La pression qui s'exerce de ce fait sur le plateau moteur 36 est reçue par l'élément pivotant 38 par l'intermédiaire d'un palier de butée 48 prévu entre le plateau moteur 36 et l'élément pivotant 38. Pour supporter le plateau moteur 36 est prévu de plus un palier à roulement 50 s'appliquant contre la périphérie du plateau. A l'aide des paliers 48 et 50 les composantes des forces du piston qui s'exercent sur le plateau moteur sont transmises à l'élément pivotant 38. Selon l'invention, les dispositions constructives sont telles que, quelle que soit la position de pivotement de l'élé- ment pivotant 38 et du plateau moteur 36, une vitesse angulaire constante est assurée entre le plateau moteur 36 et l'arbre de commande 18 ou le support de pistons 26. Ce résultat est obtenu au moyen dgun joint coulissant homocinétique connu en soi désigné dans son ensemble par 52 qui comporte une bague d'articulation extérieure 54 engagée dans le plateau moteur 36 et une bague d'articulation intérieure 56 disposée sur l'arbre moteur 18, ces deux bagues étant reliées l'une à l'autre dynamiquement au moyen de billes 58. tes deux bagues d'articulation 54 et 56 peuvent se déplacer axialement l'une par rapport à l'autre.Dans l'exemple de réalisation représenté, la bague d'articulation extérieure 54 est engagée à poste fixe dans le plateau moteur 36 tandis que la bague d'articulation intérieure 56 est disposée mobile axialement sur l'arbre moteur 18, tout en étant calée en rotation sur cet arbre par un profil cannelé. De la même façon, inversement, la bague d'articulation intérieure 56 peut être calée non déplaçable axialement sur l'arbre moteur 18 et la bague d'articulation extérieure 54 peut être mobile axialement dans le plateau moteur 36. te joint coulissant homocinétique 52 assure non seulement la concordance des vitesses angulaires entre le plateau moteur 36 et l'arbre moteur 18 ou le support de pistons 26, mais il vient également se placer automatiquement dans le centre de pivotement au point d'intersection de l'axe de pivotement de l'élément pivotant 38 et de l'axe de l'arbre moteur 18, ce qui évite tout coincement dans le joint lorsque le plateau moteur 36 est en position oblique et permet de se passer de toute opération d'ajustage pour régler le joint 52. REVENDICATIONS 1 - Machine à piston axial, en particulier une pompe à piston axial qui comporte un corps de pompe dans lequel est monté rotatif un arbre moteur sur lequel est disposé, calé en rotation, un support de pistons comportant un certain nombre de pistonscoulissant dans des cylindres dont la direction de course est parallèle à l'axe de rotation, étant de plus prévu dans ce corps de pompe pour le déplacement relatif des pistons et des cylindres et pour le réglage de la course des pistons un plateau moteur monté calé en rotation sur l'arbre moteur au moyen d'un joint articulé mais susceptible de pivoter autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de l'arbre moteur et d'être fixé dans la position angulaire réglée, qui est monté rotatif de façon à faire pivoter un élément pivotant monté pivotant dans le corps de pompe, caractériséeen ce que le joint d'articulation 52 est un joint coulissant homocinétique connu en soi qui comporte une bague d'articulation extérieure 54 disposée dans le plateau moteur 36 et une bague d'articulation intérieure 56 disposée sur l'arbre moteur 18, ces deux bagues d'articulation étant assemblées dynamiquement l'une à l'autre au moyen de billes et peuvent se déplacer l'une par rapport à l'autre dans le sens axial. 2 - Machine à piston axial suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la bague d'articulation extérieure 54 est montée à poste fixe dans le plateau moteur 36 tandis que la bague d'articulation intérieure 56 est mobile axialement sur l'arbre moteur 18. 3 - Machine à piston axial suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la bague d'articulation intérieure 56 est calée sur l'arbre moteur 18 et la bague d'articulation extérieure 54 est disposée mobile axialement dans le plateau moteur 36.