Brevet FR2155820A1 — publié le 19730525

La présente invention concerne les transmissions hydro-méca niques : pompes et moteurs à cylindrée fixe ou variable du type dit "à barillet fixe". La présente invention Dermet la réalisation de convertisseurs de couples. La présente invention vise à obtenir : d'une part, la réalisation de pompes ou de moteurs hydrauliques par assemblage d'un minimum de pièces interchangeables et changeables entre éléments de la srie d'une meme fonction mais ayant de caractéristiques différentes afin de pouvoir couvrir une large gamme avec un minimum dtélments standard ; et d'autre part, d'apporter des perfectionnements tels que : équilibrage du couple, possibilité de forte poussée axiale sur le bout dtarore, équilibrage hydrau- lique du distributeur, patins nour pistons, dispositif de variation de cylindré, etc... Une pompe ou moteur, objet de l'invention, sera caractérisé en premier lieu : par l'agencement des pièces coopérant à la fonction de transformation d'énergie cinétique,en énergie hydraulique, ou vice versa, et caractérisé, par divers dispositifs perfectionnants : nui découlent de l'agencement proprement dit, qui répondent à la nécessité pour une pièce donnée, de pouvoir coopérer indifféremment avec l'un des éléments d'une série de pièces d'une fonction donnée mais de caractéristiques différentes et donc, à fortiori, ces derniers dispositifs pourraient être employés avec d'autres réalisations de pompes ou de moteurs. Une pompe ou moteur, objet de l'invention s'agencera ainsi -Un barillet central fixe, de forme générale cylindrique, aura sur chaoue face : plusieurs ales2nes-cylindres creux régulièrement répartis autour de l'axe de révolution du barillet. On s'attachera à intercaler les uns et les autres de ces cylindres. -Des pistons sont disposés dans les cylindres du barillet. -Deux plateaux inclinés et disoosés de chaque côté du barillet commanderont en tournant autour de l'axe du barillet : le mouvement de va-et-vient des pistons. Ce mouvement sera communiqué à chaque groupe de pistons par l'intermédiaire d'une butée. -Les deux plateaux inclines sont calés en rotation sur un arbre traversant concentriquement le narillet et entrainant le dispositif distributeur concentrique a l'arbre et au barillet. chaque plateau sere,coiffe )ar un flasque centré sur le barillet, guide en rotation oar ledit flasque qui neutralisera aussi la pousse des pistons. Les flasques et le barillet seront solidarisés. L'arbre central traversera au moins l'un des flasques et portera des surfaces fonctionnelles d'entrainement en rotation. La description d'une réalisation va permettre d'expliciter les dispositifs perfectionnants. Sur la figure I de la planche I, nous reconnaissons aisément l'agencement énoncé ci-dessus : le barillet (1) - les pistons (2) les plateaux (3) - les butées (4) - l'arbre central (5) - le dispositif distributeur (6) - les flasques (7). Dans la pratique : on appelle carter le jeu des deux flasques. Lorsque le carter est fixe ; ce qui constitue la majorité des applications, il doit comporter les organes d'alimentation et de retour du fluide. On pourrait envisager deux flasques identiques ou en partie, et comportant chacun un orifice de transfert du fuide au barillet, mais il est préfèrable de différencier les deux flasques en : un flasque principal qui, outre des dispositifs de fixation et de bridage classique, comportera au moins une face plane d'alimentation ; et, un second flasque que lton nommera couvercle et qui pourra éventuellement posséder des dispositifs de fixation et de bridage.Cette face d'alimentation est telle, que l'on puisse flasquer dessus un accessoire qui faisant office de raccord, pourra posséder une ou plusieurs des fonctions : d'inversion du sens d'écoulement du fluide, de limitation de pression dans un but de sécurité, de contre de pression ou de débit, et d'autres fonctions telles que : frein pour un moteur, valve de réversibilité pour une pompe, etc... De plus, cet accessoire sera orientable de 90 en 90 autour d'un axe fictif perpendiculaire à la face d'alimentation afin de pouvoir orienter convenablement les canalisations d'amenée du fluide.Donc sur les faces en regard de la pompe et du raccord ou, du moteur et du raccord, nous aurons : quatre trous taraudés dans l'une et quatre trous lisses dans l'autre, qui seront régulièrement répartis autour de l'axe fictif de rotation ; les trous taraudés faisant face aux trous lisses permettront la fixation par vis de l'accessoire. Sur l'une des faces déboucheront quatre trous d'alimentation régulièrement répartis autour dudit axe fictif, deux servant à l'admission du fluide et deux au retour ou inversement.Deux trous seulement déboucheront sur l'autre face et correspondront a' deux des quatre premiers ; ainsi, ils se déduiront l'un de l'autre dans une rotation autour de l'axe fictif et de 100 ou oo suivant que les trous de même polarité de la face des quatre trous se déduisent respectivement l'un de l'autre dans une rotation de même axe et de valeur 90 ou land. Dans une réalisation, le barillet se présentera sous la forme d'une noix cylindrioue s'ajustant dans un alésage du flasque principal en laissant une portée de centrage pour le couvercle. Il possedera un alésage central contenant le distributeur, et deux gorges principales extérieures qui seront chacune en relation avec au moins un orifice d'alimentation de nature différente l'un de l'autre, tandis que divers autres gorges seront destines à des joints d'étanchéité. Les deux gorges principales communiqueront respectivement avec deux gorges du distributeur central par de petits alésages rayonnants. Deux chaobrages dans l'alésage central du barillet seraient équivalentes aux deux gorges du distributeur. De part et d'autre de chacune de ces deux gorges intérieures : une série de trous rayonnants régulierement répartis communiqueront avec chaque chambre d'un groupe de cylindres.Les orifices d'une série de trous déboucheront dans un même plan parallèle à la gorge. Les trous de la série située vers l'exté- rieur du barillet communiqueront avec les chambres des cylindres relatifs à l'autre face du barillet, tandis que les trous de la série située vers l'intérieur du barillet communiqueront avec les chambres des cylindres relatifs à la même face du barillet. Le dispositif distributeur est constitué d'une simple douille portant des empreintes en creux permettant de faire communiquer simultanément : la moitié des chambres d'une face et la moitié opposée des chambres relatives à la face opposée, avec la gorge haute pression, alors que les moitiés restantes communiqueront avec la gorge basse-pression. Les empreintes du distributeur admettront donc un plan méridien de symétrie, ainsi le distributeur sera équilibré hydrauliquement à un couple résiduel près. Il faudra bien-sOr que le calage des plateaux soit fait en conséquence, c'est à dire : symétriquement par rapport au centre du distributeur et de telle façon que leur plan méridien de symétrie respectif soi perpendiculaire avec celui du distributeur. La douille-distributeur sera portée par l'arbre traversant et entraidée en rotation par celui-ci. On peut concevoir que le distributeur mourrait etre intégré à l'arbre, mais il sera préférable de pratiquer des gorges dans l'arbre, d'y placer des joints élastiques, et d'ajuster la douille avec un jeu compatible avec les erreurs de concentricité possibles. Les plateaux inclinés seront guidés en rotation par les flasques ; on employera pour cela un roulement à rouleaux coniques Dour chaque plateau, ce roulement absorbant en même temps la poussée axiale des pistons sur le plateau ; on pourrait également employer une combinaison roulement-butée. Entre le plateau et' le barillet, on pourra disposer une ou des rondelles élastiques, épaulées sur l'arbre et arc-boutant le plateau sur le roulement, compensant ainsi l'usure, et aura aussi pour effet d'amortir les chocs axiaux et de transmettre les poussées sur le bout d'arbre sur le roulement opposé. Le plateau incliné porte et guide la butée dont la contreplaque agira sur un groupe de pistons. Le pied de chaque piston sera muni d'un patin en forme de pastille plate de révolution dont l'une des faces en forme de calotte sphèrique ou pseudosphèrique, sera en contact avec la contre-plaque de la butée l'autre face ressemblera aux rides à la surface d'un liquide, c'est à dire que son épure avec un demi plan méridien ressemblera à une portion de courbe représentant une oscillation amortie. Cette dernière surface sera en relation avec une surface à configuration réciproque taillée en bout di piston; ces deux surfaces pouvant rouler l'une sur l'autre lors d'oscillations situées dans un cne de même axe et de quelques dizaines de degrès d'angle au sommet. Ce patin sera maintenu contre le pied du piston par un ressort hélicoïdal ; l'une des extrèmités du ressort étant fixée sur le piston, l'autre sur le patin, ces liaisons se faisant en utilisant les extrèmités du ressort à la manière des clips ou des goupilles élastiques. Ce patin oscillera et roulera entre la contre plaque de butée et le pied de piston afin de compenser la courbe en lemniscate normalement décrite par chaque pied de piston. Pour certaines applications à basse pression, on pourra admettre de supprimer les patins, alors que pour des applications à très haute pression, il sera peut-être nécessaire de renforcer la contre plaque de butée. Dans la réalisation précédente, nous avons choisi un barillet cylindrique enfermé dans les deux flasques et dont l'un aurait pu être centré sur l'autre ; nous pourrions réaliser un barillet central portant de part et d'autre des tenons de centrage des flasques et une face d'alimentation dont les orifices seraient directement en relation avec le distributeur central. Lorsque le carter tournera : ce sont le ou les bouts d'arbre qui porteront les orifices d'alimentation, le transfert aux gorges du distributeur, stéffectuant directement par l'arbre central ; l'exécution de la liaison et du centrage des flasques et du barillet, se faisant comme ci-dessus. Un perfectionnement très sensible pourra être apporté à ces pompes ou moteurs, en remplaçant au moins l'un des plateaux à inclinaison fixe par un dispositif à inclinaison variable. Ce dispositif se décompose en un porte-plateau et un plateau porte butée. Le porte plateau est guidé en rotation sur le flasque et guide lui-meme l'arbre central. Le plateau porte-butre starti- cule sur le porte-plateau par une articulation sphrioue ou au moins cylindrique d'axe orthogonal a l'axe de rotation Le plateau sert de contre-plaque à la butez en contact avec les pistons et guide accessoirement cette butée en rotation Concentriquement à cette butée, et en avant du plateau, une petite bague guidée en rotation sur l'arbre, est articulée sur le plateau porte-butée par une articulation sphèrique approximativement concentrique à la première articulation. tette bague ajoute au guidage du plateau la fonction de transmission de la poussée d'un ressort épaulé sur l'arbre ou la bague distributrice. L'arbre central traverse le plateau et l'entraîne en rotation. Un dispositif simple d'entrai nement sera constitué par deux méplats parallèles taillés sur l'arbre ou sur une bague rapportée et solidarisée avec celui-ci. Le plateau porte-butée possède un alésage central permettant son entrainement en rotation et son oscillation autour d'un axe orthogonal à l'axe de rotation et tournant avec celui-ci. La surface adéquat de l'alésas sera usinée par une machine spéciale engendrant les mouvements décrits par le plateau tandis qu'une fraise cylindrioue ou conique matérialisera le méplat. zozotons que l'entraînement en rotation du plateau aurait pû autre résolu par l'intermédiaire du porte plateau qui sera alors calé en rotation sur l'arbre ; de même il aurait pû être résolu par l'intermédiaire de la petite articulation sphèrique. Le plateau possède un plan méridien de symétrie Une colerette sur une partie de sa périphérie prendra appui sur une bague inté rieure d'un roulement à contact oblique. re roulement étant dispo sé concentriquement à l'axe de rotation ; sa bague extérieure portera un filetage en relation avec un taraudage de carter-flas que ; en manoeuvrant en rotation cette bague, on lui fait subir également une translation suivant l'axe qui modifiera l'inclinai son du plateau. Afin d'obtenir une surface adéquat sur le plateau, la colerette sera usinée sur une machine spéciale matérialisant le roulement et coordonnant les mouvements de rotation, d'oscillation et de translation axiale. ltinvention n'est nullement limitée aux modes de réalisations représentés et oui n'onC t donnés ou' titre d' exemole L' inven- tion comprend tour, les moyens constituant des équivalents techni ques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées dans l'esprit de l'invention. Ses applications pourront être étendues à tout fluide. REVENDICATIONS 1- Pompe ou moteur hydraulique du type à barillet fixe, caractérisé par l'agencement suivant : un barillet central comportant sur chaque face un groupe de cylindres réguliérament répartis autour d'un axe du barillet et intercalés avec ceux de la face opposée, des pistons étant disposés dans ces cylindres, deux plateaux inclinés et disposés de part et d'autre du barillet commandent en tournant autour de l'axe du barillet le mouvement des pistons par l'intermédiaire éventuel d'une butée, les deux plateaux inclines sont calés en rotation sur Un arbre traversant concentriquement le barillet, cet arbre entraine le dispositif distributeur placé concentriquement à cet arbre et au barillet, chaque plateau est coiffé par un flasque qui le guide en rotation, les deux flasques sont centrés et solidarisés avec le barillet. 2- Pompe ou moteur hydraulique selon revendication 1, caractérisé en ce que le barillet posséde un alésage central, une douille faisant office de distributeur pouvant tourner dedans, la douille étant elle même portée par l'arbre central, et carac péris en ce que deux gorges dans la douille ou deux chambrages dans le barillet sont cn relation l'une avec la haute pression l'autre avec la basse pression par l'intermédiaire du barillet ou de l'arbre central, et en ce que de part et d'autre de chacune de ces deux gorges : une série de trous régulièrement répartis communiqueront avec chacune des chambres d'un groupe de cylindres, les orifices d'une série de trous déboucheront dans un meme plan perpendiculaire à l'axe de rotation ; les trous d'une série relia tive l'une des deux gonzes et située vers une face du barillet communiqueront avec les chambres des cylindres relatifs à l'autre face du barillet, tandis que pour la série située vers le centre du barillet, ils communiqueront avec les chambres des cylindres relatifs à la première face du barillet. 3- Pompe ou moteur selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le dispositif distributeur est une douille portant des empreintes permettant de faire communiquer simultanément ; , moitié des chambres d'une face et la moitié des chambres de l'autre face avec la haute pression, ces moitiés étant pratique- ment symétriques par rapport au centre du barillet, les deux moitiés restantes communiqueront avec la basse pression. 4- Pompe ou moteur hydraulique selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre central posséde des gorges contenant des joints lastiques et que la douille entrainée par l'arbre est ajustée sur celui-ci avec un jeu permettant de petites oscillation radiales de l'arbre. 5- Pompe ou moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que des rondelles élastiques disposées entre plateau et barillet, et épaulées sur 1' arbre, arc-bouteront le plateau sur le roulement-butée do son flasque. 6- Pomne ou moiteur caractérisé en ce qu'un dispositif oerfectionnant sera constitu par au moins une face gla'i^n ation sur l'un des flasques, cette face d'alimentation étant associe avec une face d'un raccord flasquable et orientable do 9L0 en r.po autour d'un axe perpendiculaire à cette face d'alimentation ; dans l'une des faces nous aurons quatre trous tarauds, dans l'autre nous aurons quatre trous lisses, ces trnus seront réguliè rement répartis autour de l'axe fictif d'nrientation, les les trous lisses se superposeront aux trous taraudés pour permettre le -flasquPqe par vis du raccord, sur l'une des faces déboucheront quatre trous d'alimentation ragulirement répartis autour dudit axe fictif, deux servant à l'admission du fluide et deux au retour ou inversement, deux trous seulement déboucheront sur l'autre face et correspondront à deux des quatre premiers, ainsi ces derniers s déduiront l'un de l'autre dans une rotation autour de l'axe fictif et de 180 ou @@ suivant que les trous de même polarité de la face des quatre trous se déduisent respectivement l'un de autre dans une rotation de même axe et de 90 ou 1800. 7- Pompe ou moteur caractérisé en ce qu'un disoositif perfectionnant sera constitué par au moins un piston à patin, ce patin en forme de pastille de révolution aura une face en forme de calotte sphèrique et sera en contact avec la contre-plaque d'une butée sur un plateau, l'autre face ressemblera aux rides à la surface d'un liquide, c'est à dire que son épure avec un demi plan méridien ressemblera à une portion de courbe représentant une oscillation amortie, cette dernière surface sere en relation avec une surface à configuration réciproque taillée en bout du piston, ces deux surfaces pouvant rouler l'une sur l'autre lors d'oscillasituées dans un cane de même axe et de quelques dizaines de degrès d'angle au sommet, le patin sera maintenu contre le pied du piston par un ressort hélicoïdal ou autre forme, l'une des extrèmités du ressort étant fixée sur le piston, l'autre sur le patin, ces liaisons se faisant en utilisant les extramités du ressort à la manière des clips ou des goupilles élastiques. B- Pompe ou moteur caractérisé en ce qu'un dispositif perfectionnant sera constitué par un plateau à inclinaison variable, ce plateau se décomposant en un porte-plateau et un plateau porte-bu- te, le porte-olateau est uid en rotation sur le flasque-carter tandis nue le plateau por e-butée s'articu'e dessus par une articulation sphèrique ou cylindrique d'axe orthogonal ou perpendiculaire à l'axe de rotation ; le plateau servant de contre-pleque à la butée en contact avec les pistons, et guidant accessoirement cette butée en rotation ; concentriquement à cette butée une petite bague guidée en rotation est articulée sur le plateau par une articulation sphèrique ou cylindrique approximativement concentrique à la première articulation t le plateau sera entrainé an rotation, une colerette sur une partie de sa périphèrie prendra appui sur une bague intérieure d'un roulement à contact oblique, la bague extérieure de ce roulement portera un filetage ou un dispositif tel que : en manoeuvrant cette bague en rotation, elle subisse une translation suivant l'axe de rotation. 9- Pompe ou moteur selon revendication 8, caractérisé en ce que la colerette sera usinée sur une machine spéciale matérialisant le roulement et coordonnant les mouvements de rotation, d'oscillation et de translation axiale ; la colerette sera telle que : elle aura au moins deux points symétriques par rapport à un plan méridien de symétrie en contact avec le roulement. 10- pompe ou moteur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un dispositif d'entraînement du plateau tout en permettant son oscillation, sera formé d'une part par deux méplats solidaires d'un arbre d'entrainement concentrique et d'autre part par une surface adéquate intérieure et concentrique au plateau, usinée sur une machine spéciale engendrant le mouvement d'oscillation du plateau tandis qu'une fraise cylindrique ou conique matérialise les méplats.