Brevet FR2258541A1 — publié le 19750818

La présente invention est rnla-i;ive aux moteurs hydrauliques à sens de marche inversible, et elle concerne plus particulière- ment les moteurs du type comprenan-t un carter fixe, une couronne à denture interne ajustée dans ce carter, un corps central den té ayant au moins une dent en moins par rapport au nombre de dent de ladite couronne et qui est monté excentriquement à l'intérieur de cette couronne dentée de façon à coopérer avec les dents de celle-ci, et un certain nombre de conduits de transfert de fluide qui permettent la communication entre les cavités formées entre les dents coopérant ensemble de ladite couronne et dudit corps central, et des conduits appropriés d'admission et d'échappement pour le fluide hydraulique.Ces moteurs sont habituellement pourvus d'un dispositif approprié pour distribuer le fluide hydraulique de telle sorte qu'ils peuvent être utilisés en tant que moteurs ou en tant que pompes sans devoir subir aucune modification de construction. Dans les moteurs connus de ce type, la couronne à denture interne est fixée sur le carter et le corps central denté est mon té de façon excentrique à l'intérieur de la couronne dentée et relié à l'arbre du moteur au moyen d'une liaison qui lui permet un mouvement orbital autour de l'axe de la couronne dentée. Le corps central sert ainsi de rotor. La distribution du fluide hydraulique sous pression s'effectue par l'intermédiaire de conduit axiaux et radiaux ménagés dans le stator et dans un autre organe de distribution rotatif de telle sorte que l'ouverture et la fermeture des orifices de transfert de fluide s'effectuent de façon appropriée lorsque le moteur tourne. Un exemple connu d'un tel agencement est décrit dans le brevet des Etats-Unis NO 3.309.999. Dans des moteurs hydrauliques connus de ce type, on a cependant constaté que le rendement est relativement faible en raison de la construction relativement compliquée et des frottements supplémentaires engendrés par ceux des organes qui agissent seulement dans le but d'assurer la distribution du fluide sous pression. Le problème technique que se propose de résoudre l'invention consiste à réaliser un moteur hydraulique à sens de marche inversible ayant un rendement amélioré tout en simplifiant en même temps les organes composant le moteur et qui assurent la distribution du fluide. L'invention a à cet effet pour objet un moteur hydraulique à sens de marche inversible, du type comprenant un carter fixe, une couronne à denture interne ajustée dans ledit carter, un corps ou rotor central denté ayant au moins une dent en moins par rapport au nombre de dents de ladite couronne dentée et qui est monté excentriquement à l'intérieur de cette couronne et qui peut tourner par rapport à celle-ci avec les dentures respectives en prise, et un certain nombre de conduits qui communiquent avec les cavités délimitées entre les dents coopèrant ensemble de ladite couronne et du rotor, et des conduits d'admission et d'échappement pour un fluide hydraulique sous pression, ce moteur étant caractérisé en ce que ladite couronne à denture interne est montée rotative autour de son propre axe à l'intérieur du carter fixe et est fixée à un arbre qui est co-axial avec elle et qui fait saillie hors dudit carter, le corps central ou rotor étant relié au carter fixe au moyen d'un dispositif de liaison articulé qui empêche la rotation du rotor central autour de son propre axe, mais qui permet un mouvement orbital de ce rotor autour de l'axe de ladite couronne à denture interne. Ce mode de réalisation présente l'avantage d'une structure considérablement simplifiée par comparaison avec les moteurs connus de ce type. Un autre avantage de l'invention réside en ce qu' il est possible d'effectuer à la fois la distribution et l'alimentation en fluide hydraulique presqu'entiôrement dans le sens radial, à travers la couronne rotative à denture interne, sans devoir recourir à un organe de distribution séparé. Le moteur est ainsi plus efficace que les moteurs connus de ce type et est parconséquent capable de produire une puissance de sortie supérieure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre faite en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples et dans lesquels la Fig.1 est une vue en coupe axiale d'un moteur hydraulique à sens de marche inversible suivant l'invention, suivant la ligne I-I de la h'ig.2; la Fig.2 est une vue en coupe transversale suivant la ligne Il-Il de la Fig.1 la big.3 est une vue en coupe transversale suivant la ligne 111-111 de la Fig.1 la Fig.4 est une vue en coupe transversale suivant la ligne IV-IV de la Fig.1 la > ig.5 est une vue développée montrant l'agencement des orifices de transfert pour le fluide hydraulique. En se référant au dessin, le moteur hydraulique à sens de marche inversible suivant l'invention comprend un carter fixe 1 ayant une forme analogue à celle d'une boite, délimitant une cavité cylindrique 2 fermée au moyen d'une plaque 3 dans laquelle est prévu un orifice à travers lequel fait saillie un arbre 4 avec une clavette 4a afin de permettre de le relier à un organe de transmission approprié (non représenté). Un bague d'étanchéité 5 est prévue et est disposée dans une rainure annulaire formée dans 1' ouverture de la plaque 3. La plaque 3 comporte également deux trous 3a destinés à permettre de fixer le moteur dans une position de fonctionnement désirée, et le carter 1 comporte deux trous filetés ou raccords 11, 12 pour l'admission et l'échappement d'un fluide hydraulique sous pression. Les raccords 11,12 sont reliés intérieurement avec la cavité cylindrique par l'intermédiaire d'orifices de transfert qui seront décrits de façon détaillée dans la suite. A l'intérieur de la cavité cylindrique 2 est logé un manchon 6 qui est co-axial à cette cavité 2 et qui est fixé sur le carter 1 au moyen de broches 7 (Fig.1) une bague d'étanchéité 8 étant disposée entre l'extrémité du manchon 6 et la plaque 3. Deux rainures annulaires parallèles 9 et 10 sont prévues dans la périphérie du manchon et communiquent respectivement avec le raccord Il et le raccord 12 du carter 1. En différents points sur la circonférence autour du manchon 6, sont prévus des conduits radiaux 13 qui communiquent avec la rainure 9 et il est prévu de fa çon correspondante plusieurs conduits radiaux 14 qui communiquent avec la rainure 10. Les conduits radiaux 13 et 14 sont espacés de façon appropriée autour de la circonférence du manchon 6 comme représenté à la i'ig.5 et comme on le décrira de façon plus détaillée dans la suite. Une couronne 15a est disposée co-axialement à l'intérieur du manchon 6 et cette couronne est rotative par rapport à ce dernier et présente un certain nombre de dents 15 dirigées vers l'inté rieur, lue diamètre externe de la couronne 15a étant à peu près égal au diamètre interne du manchon 6, de telle sorte que la couronne 15a peut tourner autour de son propre axe 16 qui coincide avec 1' axe du manchon fixe 6, par rapport au carter 1 par rapport auquel ce manchon 6 est fixé au moyen des broches 7. Entre les dents 15 de la couronne 15a sont prévus des conduits radiaux 18 dont les extrémités radialement externes sont agrandies afin de délimiter des cavités 18a (Fig.1 et 3) qui servent d'orifices de transfert entre la couronne 'Sa et le manchon 6. Ces cavités a communiquent de façon périodique avec les conduits radiaux 13 et '14 prévus dans le manchon 6 lorsque la couronne 15a tourne autour de son axe 16 par rapport au carter 1. La couronne 15a est positionnée axialement entre une collerette 19 de l'arbre 4 et un disque 20 ayant un trou central 20a. La collerette 19 et le disque 20 ont un diamètre externe qui est égal à celui de la couronne 15a et ils eont logés à l'intérieur de la cavité 2 du carter 1. La collerette 19, le disque 20 et la couronne 15a sont fixés ensemble au moyen de vis 21 qui traversent le disque 20 et la couronne 15a et sont vissées dans la collerette 19. A l'intérieur de la couronne 15a à denture interne est disposé un corps central ou rotor 22 ayant un nombre de dents 22a qui est inférieur d'une unité au nombre de dents de la couronne 15a (suivant le mode d'éxécution représenté, la couronne 15a comporte sept dents 15 délimitées par sept entre-dents 17, tandis que le rotor central 22 comporte six dents 22a). Bes dents 22a du rotor central 22 sont conformées de façon à coopérer avec les dents 15 de la couronne 15a et le rotor 22 est monté avec son axe 23 parallèle à l'axe 16 de la couronne 15a,mais décalé par rapport à celui-ci. Be rotor est relié au carter fixe 1 au moyen d'une tige 24 dont une extrémité 24a fait saillie dans un alésage central 25 du rotor 22 et dont l'autre extrémité 24b fait saillie dans un alésage 29 prévu dans un bossage 30 en saillie du carter 1. La fixation de l'extrémité 24a de la tige 14 sur le rotor central 22 est obtenue au moyen d'un accouplement entre des dents 26 en saillie radiale vers l'intérieur prévues sur la paroi interne de l'alèsage 25 et des dents radiales 27 dirigées vers l'extérieur prévues sur l'extrémité 24a de la tige 24. D'une façon analogue, la fixation entre la tige 24 et le bossage 30 du carter 1 est obtenue par un accouplement entre des dents 28 dirigées radialement vers l'extérieur prévues sur l'extrémité 24b de la tige 24 et coopérant avec des dents 29a prévues sur la paroi interne de l'alèsage 29 du bossage 30. Les profils des dents 26, 27, 28 et 29a sont incurvés en concordance avec une surface sphérique. L'alèse 29 du bossage 30 est fermé à son extrémité par un bonichon fileté 31 qui est bloqué au moyen d'une rondelle 32 (higQ le bouchon 31 comporte un trou axial 31a qui le traverse. Grâce à cet agencement, la tige 24 peut basculer sans pouvoir tourner autour de son propre axe en raison de l'action de retenue imposée par les dents 28 sur l'extrémité 24b et des dents internes 29a du carter 1. En conséquence, le rotor central 22 est également incapable de tourner autour de son propre axe 23 en raison de l'action de retenue existant entre les dents 27 de l'extrémité 24a et des dents internes 26, tout en étant néanmoins capable d'effectuer un mouvement orbital autour de l'axe 16.Entre les dents du rotor central 22 et celles de la couronne 15a sont délimitées des cavités 33 qui en fonctionnement présentent un volume variable de façon continue. On a représenté à la Fig.5 une vue développée montant l'agencement des orifices de transfert de fluide pour une position angulaire donnée de la couronne 15a par rapport au manchon fixe 6. Cette vue développée montre que les six orifices formés par les alèsages radiaux 13 dans le manchon 6 sont espacés les uns des autres d'une façon égale d'un sixième de la circonférence de la surface radiale interne du manchon 6, c'est à dire d'une distance égale à ll d/6 où d est le diamètre de la surface de contact entre la couronne 15a et le manchon 6.D'une façon analogue, les six orifices formés par les alésages radiaux 14 dans le manchon 6 sont espacés les uns des autres d'un sixième de la circonférence et sont décalés par rapport aux alésages 13 d'un douzième de la circonférence, c'est à dire d'une distance circonférentielle de li d/12. l'es cavités ouvertes 18a de la couronne 15a sont par ailleurs espacées les unes des autres également d'un septième de la circonférence externe de la couronne 15a, c'est à dire d'une distance circonférentielle de il d/7. Dans la position relative représentée à la Fig.5, qui correspond à celle représentée aux Fig.2, 3 et 4 l'alésage 13 situé à 1' extrémité de gauche en considérant la Figes et l'orifice 14 à 1' extrémité de droite en considérant la même Fig. sont respectivement décalés vers les cotés opposés de la cavité 18a d'une distance qui est égale à T d/24. L'alimentation et la distribution de fluide hydraulique, qui est habituellement de l'huile sous pression, à partir du raccord d'admission 11, à travers les conduits internes 18, 18a, 13 et 14, et ensuite vers le raccord de sortie 12, s'effectuent toujours cependant à travers les orifices de transfert suivant une séquence prédéterminée afin de maintenir le moteur en rotation. La couronne 15a agit ainsi à la fois en tant que rotor et également en tant que distributeur, en coopération avec le manchon fixe 6. Be fonctionnement du moteur hydraulique à sens de marche inversible qui est décrit ci-dessus est le suivant Lorsqu'il est utilisé en tant que moteur, on supposera que le fluide hydraulique sous pression distribué par un dispositif connu à travers un circuit hydraulique non représenté, parvient au raccord 11, tandis que le raccord 12 est relié à un circuit approprié d'échappement de fluide, également non représenté.En se référant à la position représentée à la Fig.2, on remarquera que d'un coté (c'est à dire le coté situé vers la partie inférieure du dessin) de la ligne 34 passant par l'axe 16 de la couronne 15a, les cavités 33 communiquent avec le raccord 11 à travers les conduits relatifs 18, 18a, 13 et la rainure annulaire 9, tandis que les cavités 33 qui sont situées de l'autre coté de cette ligne communiquent avec le raccord 12. Le fluide sous pression pénètre par conséquent dans les cavités 33 qui sont situées au-dessous de la ligne 34 et du fait que le rotor central 22 est retenu contre toute rotation autour de son propre axe 23 comme décrit plus haut, la pression du fluide dans lesdites cavités 33 provoque une rotation de la couronne 15a qui se déplace dans le sens des aiguilles d'une montre, comme représenté par la flèche A de la Fig.2. Lorsque la couronne 15a tourne, les cavités 33 situées au-dessus de la ligne 34 tendent à diminuer de volume, de telle sorte que le fluide contenu dans ces cavités est forcé vers le raccord d'échappement 12 à travers les conduits correspondants 18, 18a, 14 et la rainure annulaire 10. La rotation de la couronne 15a provoque également un mouvement orbital de l'axe 23 du rotor central 22 autour de l'axe 16 de la couronne 15a également dans le sens des aiguilles d'une montre. La rotation de la couronne '5a provoque un déplacement des conduits radiaux 18 avec les cavités relatives 18a jusqu a ce que ces cavités franchissent les alésages 13 avec lesquels elles sont initialement reliées. Lorsque ceci se produit, comme on le comprend en examinant la Fig.5, les cavités 18 qui ne communiquent plus avec les alésages 13 entrent progressivement en communication avec les alésages 14 et ainsi avec la rainure annulaire 10 qui communique avec le circuit d'échappement. Li alimen-tation en fluide sous pression à travers le raccord Il est maintenue, la rotation de la couronne 15a se poursuit dans le sens des aiguilles d'une montre tandis que le rotor central 22 effectue simplement un mouvement orbital autour de l'axe 16 sans tourner autour de son propre axe 23 du fait qu'un tel mouvement de rotation est empêché par la fixation de la tige oscillante 23 entre le carter 1 et le rotor 22. On obtient ainsi un mouvement de rotation continu de la couronne 15a: ce mouvement est transmis à l'arbre de sortie 4 au moyen de la collerette 19 et des disques 21. Le dispositif peut également être actionné en tant que pompe; dans ce but, l'arbre 4 est bien entendu relié à un moteur tel qu' un moteur électrique non représenté. A titre d'exemple, on supposera qu'un tel moteur astreint la couronne 15a à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre comme représenté par la flèche A à la Fig.2. Dans ce cas, le mouvement de rotation de la couronne 15a et du rotor radial 22 est de nouveau tel que décrit dans le fonctionnement en moteur. Cependant, dans ce cas, la rotation produite sur la couronne 15a provoque un vide partiel dans le raccord Il en raison de la dilatation des cavités 33 lorsqu'elles sont reliées à celui-ci par les orifices 13, 18a, 18.D'une façon correspondante, la pompe effectue un refoulement à travers le raccord 12, qui est utilisé en tant qutéXhappement lorsque la machine fonctionne en moteur. Dans ce cas également tandis que la couronne 15a tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, le rotor central 22 effectue simplement un mouvement orbital dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'axe 16 sans tourner autour de son propre axe 23. Avec le dispositif suivant l'invention, on obtient par conséquent l'avantage que l'alimentation et la distribution de fluide hydraulique sous pression sont effectuées dans le sens radial, en utilisant la couronne rotative 15a en coopérant avec l'axe fixe 6 sans nécessiter d'organe de distribution séparé comme cela est le cas dans les moteurs hydrauliques connus à sens de marche inver sigle Tout fluide s'échappant entre le manchon 6 et le carter fixe 1 ou à partir des extrémités du rotor central 22 reste dans la cavité principale 2 du carter 1 et est vidangé à travers l'alésage 29 du bossage 30 et à travers l'alésage 31a du bouchon 31, Cet agencement permet l'utilisation de la machine en moteur pouvant tourner dans un sens ou dans l'autre en appliquant la source de fluide sous pression à l'un ou l'autre des raccords Il cu 12. Si l'on désire réaliser le moteur pour un seul sens prédéter- miné de rotation, le bouchon 31 peut être entièrement fermé et la vidange peut être effectuée en reliant l'alésage 29 au moyen d'un connecteur à celui des raccords Il et 12 qui agit en raccord d'échappement. Un tel conduit peut en variante être formé dans la paroi du carter. R E V E N D u C A T I O N S 1- Moteur hydraulique à sens de marche inversible, du type comprenant un carter fixe, une couronne à denture interne ajustée dans ledit carter, un corps central denté ou rotor ayant au moins une dent de moins que le nombre de dents de ladite couronne dentée, et monté de façon excentrée à l'intérieur de ladite couronne dentée et pouvant tourner par rapport à celle-ci avec les dents respectives en prise, et plusieurs conduits communiquant avec les cavités délimitées entre les dents coopérant ensemble de ladite couronne et dudit corps central, et des conduits d'admission et d'échappement pour un fluide hydraulique sous pression, moteur caractérisé en ce que ladite couronne à denture interne (15a) est montée rotative autour de son propre axe (16) à l'intérieur du carter fixe (1) et est fixée à un arbre (4) qui est co-axial à celle-ci et qui fait saillie hors du carter fixe (1), le corps central ou rotor (22) étant relié au carter fixe (1) au moyen d'une liaison articulée (24, 26, 27, 2S, 29a) qui empêche la rotation du rotor ou corps central (22) autour de son propre axe (23), mais permet un mouvement orbital de celui-ci autour de l'axe (16) de ladite couronne (15a) à denture interne. 2- Moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu' il est prévu entre ledit carter fixe (1) et ladite couronne (15a) à denture interne un manchon fixe (6) comportant deux rainures annulaires (9,10) dans sa surface radiale externe, ces rainures (9, 10) communiquant avec des rainures respectives (11, 12) prévues dans le carter (1) pour permettre le passage d'un fluide hydraulique sous pression, chacune des rainures (9, 10) comportant plusieurs perçages (13, 14) en nombre égal au nombre de dents du corps central ou rotor (22) et espacés d'une distance circonférentielle prédéterminée afin de communiquer cycliquement avec les conduits radiaux (18a, 18) qui stéten-ient à travers la couronne dentée (15a) dans les encoches (17) existant entre les dents adjacentes (15) de ladite couronne (15a) afin de mettre de façon appropriée les cavités (33) délimitées par les dents coopérant ensemble de ladite couronne (15a) et du corps central ou rotor (22), en communication avec les conduits (11, 12) de fluide hydraulique. 3- Moteur suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite liaison articulée entre le corps central ou rotor (22) et le carter fixe (î) est constituée par une tige (24) pourvue à chaque extrémité (24a, 24b) d'une série de dents d'engrenage (27, 28) dont une série coopère avec une série de dents d'engrenage interne (2b) prévue sur la paroi interne d' un alésage central (25) du corps central ou rotor (22) et dont 1' autre série coopère avec une série de dents d'engrenage interne (29a) prévue dans un alésage (29) du carter fixe (1), ce dernier alésage (29) étant co-axial et opposé audit arbre (4), 4- Moteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les sommets des dents d'engrenage (27,28) prévues aux extrémités de ladite tige (24) sont tous situés sur une surface sphérique commune. 5- Moteur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite couronne dentée (15a) est située entre un disque (20) et une collerette (19) dudit arbre (4), des vis (21) étant prévues pour immobiliser entre eux le disque (20), la couronne dentée (l5a) et la collerette (19), le disque (20) comportant également un alésage central (20a) à travers lequel s' étend ladite tige de liaison (24).