Brevet FR2231865A1 — publié le 19741227

L'invention concerne une machine hydrostatique à roues dentées, en particulier un moteur ayant plusieurs roues dentées disnosées par paires, dont les arbres sont supportés dans le carter de la machine, les roues dentées de chaque arbre présen.tar.t un décalage des dents dans le sens périphérique et les paires de roues dentées possédant des espaces c-ommuns pour 11 amenée ou l'évacu- ation du fluide. les machines hydrostatiques à roues dentées de construction connue, en vue d'avoir de petites dimensions extérieures, sont équipées de pignons à petit nombre de dents et à grand pas, ce qui donne naissance à des dents relativement grandes. Une pression appliquée à un moteur à roues dentées en provenance du canal d'amenée du fluide charge, dans la région de l'engrènement des dents, les flancs des dents des pignons du cöté pression du moteur jusqu'au point de contact transmettant la force des deux flancs se trouvant en prise. Ce point de contact se dsjece, avec le mouvement de rotation des pignons, le lorg du flan@ de la dent et passe fina- lement sur le flanc de la dent vois ne.Avec la position instantanée qu point de contact des flanes de dents, dépendant chaque fois de 1'angle de rotation, la surface des flancs des dents chargée par la pression varie, et en même temps, que composante importante de la force périphérique influençant le couple. Dans les moteurs à roues 5èntées, la surface dea flancs de dents chargée par la pression change avec l'angle de rotation de l'arbre d'entraînement, de telle façon qu'il apparaît pour chaque engrènement une fois le maximum de surface et une fois le minimum. Le nombre des intervalles est déterminé par le nombre de dents.Il en résulte que les moteurs à roues dentées connus, à différence de pression constante, engendrent ru souple pulsé par tour selon leur nombre de dents. La différence entre le couple maximal et couple minimal sur des moteurs à roues dentées connus, se monte, d'après les mesures, jusqu'à environ 1/3 de leur couple nominal. Cette propriété se manifeste particulière @ent aux faibles vitesses de rotation, car aux vitesses élevées, @or@es d'inertie du moteur a roues dentées et de l'organe entrain@ @nt un effet compensateur sur les maximum et minimum de couple @ba @eant rapidement, et il s'établit un couple moyen. La fluctuati@ @or limitée du couple d'un moteur à roues dentées se présente, a . émarrage sous charge constante. Selon la pesition de démarrage @@ @'engrenement, le @@teur peut produire an @@uple de démarrage dit@ rent. Cela signifie que les moteurs à roues dentées connus, ayant des couples fluctuants, doivent ëtre surdimensionnés pour les entr@@@ nements sous charge, et qu'ils ne peuvent pas être util oui.' la production de couples constants indépendants de l'angle de rotation, principalement dans la gamme des vitesses de rotation faibles.De telles conditions se présentent, cependant, par exemple dans les dis positifs pour serrer les vis avec un couple aussi constant que possible, dans certains entratnements d'avance et de réglage, ou dans certains entrainement de traction. Dans les pompes hydrostatiques à engrenages, brevet allemand 1 245 738, à deux pignons à engrènement extérieur, il est connu de fabriquer chaque roue dentée en deux moitiés en fcrme de disque. Entre les faces frontales des deux moitiés de pignon tournées l'une vers l'autre, est prévue une rainure annulaire qui se trouve à peu près de la circonférence de base de la dent. Par cette rainure annulaire, peut s'écouler un liquide sous pression, sans influencer notablement le rendement de la pompe. Par ailleurs, on connatt une pompe à engrenages (brevet allemand 973 994) pour vitesses de rotation élevées, qui consiste en une ou plusieurs pompes individuelles placées axialement cbte à côte. les pompes individuelles possèdent des arbres de pignons communs et sont séparées par une paroi du carter fixe. Dans cette paroi du carter, il y a deux ouvertures dans la zone d'engrènement des roues dentées, qui relient chaque fois les espaces d'aspi- ration et de pression de la pompe individuelle. Les deux ouvertures sont séparées par une traverse étroite qui présente à peu près la largeur d'une dent. Grâ- ce à un décalage supplémentaire des dents de chaque pompe individuelle, on doit obtenir un fonctionnement à faible bruit et de faibles fluctuations de pression du ctté haute pression des pompes à engrenages à grande vitesse de rotation (n > 3500 t/mn).La pompe à engre- nages décrite nwest pas appropriée comme moteur à roues dentées ér nomique, parce qu'au chargement par une grande pression différentiel- le et un faible courant d'huile, comme il est nécessaire pour la pro- duction d'un fort couple du moteur avec une faible vitesse de rota- tison, les pertes d'huile par fuites, par su te du jeu axial minimal nécessaire entre les parois du carter et les roues dentées, sont excessives. Dans ce cas, le courant d'huile entraînant le moteur peut être peu sans résidu par les fuites, amère le moteur à '- arrêt. Un équipement de la pompe à engrenages décrite par des dispositifs hydrostatiques connus pour l'équilibrage du jeu axial en vue ae diminuer les fuites d'huile, exige un dispositif coûteux de ce genre pour chacune des quatre roues dentées. b construction du dispositif pour l'équilibrage du jeu axial qui se fait sur la paroi du carter du côté de l'arbre d'entrainement est très difficile à réaliser à cause du passage de l'arbre à travers la paroi du carter, à cause de l'étanchéité qu'il faut assurer à l'arbre et à cause des canaux d'huile nécessaires. Les quatre dispositifs nécessaires pour diminuer les fuites par équilibrage du jeu axial ne permettent pas une construction économique de la pompe à engrenages décrite, car les pompes à engrenages connues, à une paire de pignons ne nécessitent que deux dispositifs de cette sorte. La pompe à.engrenages décrite ne peut donc pas être complétée en un moteur à roues dentées par des moyens connus, en particulier pour de faibles vitesses de rotation avec un grand couple. L'invention a pour but de fournir une machine hydrostatique à roues à denture extérieure qui, comme moteur hydraulique, produit un couple uniforme indépendant de l'angle de rotation, fonctionne, de préférence à faible vitesse de rotation (n 1' emploi en pompe hydrostatique, on doit obtenir un courant refoulé sans pulsations. L'invention est caractérisée dans ce but en ce que, dans une machine hydrostatique à roues dentées, au moins deux paires de roues dentées sont placées sur des arbres, alcrs qu'entre les faces frontales des r-oues dentées tournées l'une vers l'autre, sont placés un ou plusieurs éléments séparateurs, et sur les faces frontales extérieures des roues dentées sont placés des paliers qui peuvent se déplacer dans le sens axial. Les éléments séparateurs et les paires de roues dentées présentent une section en forme de huit et une forme extérieure en coïn@idence. Les éléments séparateurs et/u les paliers sont réalisés en une ou plusieurs parties. Par ailleurs, les éléments séparateurs et les paliers sont maintenus dans le @ar@e@ de la machine à roues dentées en @ouvent se déplacer axialement, tandis du'entre la face frontale extérieure des paliers et la face intérieure opposée du cou vercle, il existe un champ de pression hydrostatique connu, qui est limité par une combinaison de joints. Une paire de roues dentées est fixe et une autre paire de roues dentées peuvent se déplacer sur les arbres, tandis qu'au moins une roue dentée de la paire mobile axialement ne tourne pas. Par cette réalisation conforme à l'invention, on constitue une machine hydrostatique à roues dentées qui, comme moteur hydraulique, fournit un couple à peu près uniforme et qui est efficace en particulier aux faibles vitesses de rotation. Le couple fourni est à peu près constant indépendamment de l'angle de rotation des roues dentées. Grave à l'emploi de paires de pignons dont la denture est décalée dans le sens périphdrique,pon obtient une allure du couple qui assure, non seulement la diminution de la non uniformité du couple, mais aussi une amélioration du comportement du couple au démarrage. les moteurs à roues dentées constitués conformément à l'invention, prennent un mouvement de rotation1 pour une charge déterminée, pour des pressions plus faibles de l'agent hydraulique, que dans le cas des moteurs à roues dentées connus.Pour une pression hydraulique donnée, ces moteurs à roues dentées fournissent un couple minimal plus fort, parce que les couples minimaux dépendants de lXan- gle de rotation sont relevés par l'influence desopaires de roues dentées décalées l-'une par rapport à l'autre par formation de la somme des couples individuels des paires de roues dentées. Dans l'emploi en pompe hydraulique, on obtient un courant refoulé à peu près sans pulsations. La constitution de la machine hydrostatique à roues dentées garantit la conservation de,la géomètrie de denture habituelle connue pour les roues à faible nombre de dents, inférieur à 20, de construction économique. La description ci-après et les dessins annexés se rapportent à un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels : - la figure 1 montre une coupe longitudinale du moteur à roues dentées dans le plan A - la figure 2 est une vue en coupe du moteur hydrostatique à roues dentées dans le plan B-B, - la figure 3 est un graphique concernant la variation du couple en fonction de l'angle de rotation des roues dentées. Dans un carter 1 du moteur hydrostatique à roues dentées, fermé par le couversle 2, 3 sont placés des paliers 4 à 7 mobiles dans le sens axial connus. Les paliers 4 à 7 reçoivent les arbres 8, 9 qui portent chacun deux roues dentées disposées par paires 10, 11 et 12, 17 respectivement. Les roues dentées 10, 11 sont fixées sur les arbres 8, 9, tandis que les roues dentées 12, 13 peu vent se déplacer axialement sur les arbres 82 9 et la roue 12 en plus ne tourne pas. Entre les roues dentées 10, 12 et les roues dentées 11, 13, sont disposés des élements séparateurs 14, 15 pouvant se déplacer axialement.Les éléments séparateurs 14, 15, ainsi que les paires de roues dentées 10, 11 et 12, 13 respectivement présentent une section à peu pres en forme de huit t et une forme extérieure en coïncidence. Les deux paires de roues dentées 10, 11 et 12, 13 respectives présentent un dé@alage des dents dans le sens périphérique l'une par rapport à l'autre, par exemple de la moitié du pas. D'autre part, les deux paires de roues dentées 10, 11 et 12, 13 respectives, possèdent chacune un canal commun 16 eu 17 7 dans le carter 1 peur l'amenée et l'évacuation, respectivement, du milieu hydraulique. Sur le côté frontal des paliers 5, 7 éloigné des roues 129 13, est prévu mi joint 18 par lequel un champ de pression hydrostatique pour la compensation du Jeu axial (jeu frontal) des roues 10 à 17 est limité. De façon connue, le moteur à roues dentées reçoit le fluide sous pression par le canal 16, ce fluide remplit les vides des @oues dentées 10 à 13 et, sur la base de la chute de pression entre les canaux 16 et 17, et des conditions d'engrènement des roues 10 à 13, provoque un mouvement de rotation des arbres 8, 9. A @ause des forces de pression non équilibrées à l'engrenement des différentes paires de roues 10, 11 et 12, 13, chacune des paires de roues dentées produit sur l'arbre 8 un couple pulsatoire dépendant de la pression 19, 20 comme il est connu. Les couples 19, 20 atteignent chaque @@@s leur maximum et leur minimum selon la position de l'engrènement de chaque paire de roues dentées. Il se reproduit péri@diquement une variation du couple à chaque pas T 360 z Du fait du décalage des paires de roues 10, 12 et 11 , 13 l'une par rapport à l'autre, leurs couples sont aussi déphasés dans le temps. Dans l'arbore 8 s'ajoutent à chaque instant les couples déphasés et fortement pulsatoires 19, 20 formant le couple du moteur 21, tandis que les maximum et minimums des couples 19, 20 sont largement compensés. Le couple du moteur 21 est presque uni- forme et indépendant de l'angle de rotation. La courbe 22 montre, en comparaison avec un moteur à roues dentées selon l'invention, la va- riation du couple d'un moteur à roues dentées connu à denture extérieure, ayant le même volume d'absorption, la même géométrie des dents, le même nombre de dents et la même pression de service du fluide sous pression. Avec le moteur à roues dentées selon l'inven- tion, on a constaté une diminution de la tulsation du couple de 80 à 90 % par rapport aux moteurs à roues dentées connus. Il est possible de construire la machine à roues dentées avec plus de deux paires de roues dentées9 avec chaque fois, entre les faces frontales des rcues tournées l'une vers ltau tre, des éléments séparateurs mobIles suivant l'axe. Ces éléments séparateurs ainsi que les paliers, peuvent ëre constitués comme pièce complexe, c'est-à-dire non divisée, affectés chaque fois à une paire de roues dentées. Il existe aussi la possibilité de disposer une paire de paliers de façon fixe dans le carter, la deuxième paire de paliers seulement se déplaçant axialement. En principa, il existe aussi la possibilité d'utiliser la machine hydrostatique à roues dentées comme pompe hy draulique, la pulsation du courant refoulé étant alors diminuée de la même manière que la pulsation du couple dans le moteur à roues dentées selon l'invention. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés à parti@ desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans peur @ela so@@@@ du @adre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Machine hydrostatique à roues dentées, en particulier moteur ayant des roues dentées disposées par paires, sur des arbres portés dans le carter, les roues dentées de chaque arbre présentant un décalage des dents dans le sens périphérique et les paires de roues dentées possèdent des espaces communs pour L'amenée ou l'évacuation du fluide, caractérisée par au moins deux paires de roues dentées (10, 11; 12, 13) sur des arbres (8, 9) avec entre les faces frontales des roues aentées tournées l'une vers l- autre, un ou plusieurs éléments séparateurs (14, 15) et sur leurs faces frontales extérieures 'écartées l'une de l'autre) des paliers pouvant se déplacer axialement. 2.- Machine hydrostatique à roues dentées selon la revendication 1 caractérisée en ce que les éléments séparateurs (14, 15) et les paires de roues dentées t10, 11 12, 13) présentent une section approximativement en forme de huit et une forme extérieure en co@ncidence. 3.- Machine hydrostatique à roues dentées selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments sépara teurs (14, 15) et/ou les paliers (4, 6; 5, 7) sont construits en une ou plusieurs parties. 4.- Machine hydrostatique à roues dentées selon l'une quelconque des revendications i à 3, caractérisée en ce que les éléments séparateurs (14, 15) et les paliers 14 à 7) sont maintenus dans le carter (1) de la machine à roues dentées en pouvant se déplacer axialement et, entre la face frontale extérieure -des paliers (59 7) et le cöté intérieur opposé du couvercle (2), est prévu un champ de pression hydrostatique connu, limité par un système de joints (18). 5.- Machine hydrostatique à roues dentées selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que, sur les arbres (8, 90 est montée une paire de roues dentées (10, 11) fixes, une ou plusieurs autres roues dentées (12, 13) pouvant e dé- planer axialement, au moins une des roues eniees (i2) de cette pai- re pouvant se déplacer axialement, ne tournant pas.