Brevet FR2266011A1 — publié le 19751024

La présente invention se rapporte aux pistons des machines volumétriques à plateau incliné. Plus précisément, l'invention se situe dans le secteur technique des machines volumétriques à pistons axiaux, avec axe rectiligne, dont les t8tes sont en appui sur un plateau incliné et dont les corps sont montés coulissants dans un barillet assurant la transmission du mouvement avec un arbre parallèle aux pistons0 Cet arbre peut etre indifféremment récepteur ou moteur, l'invention concernant aussi bien les moteurs hydrauliques que les pompes, Dans les machines volumétriques de ce genre, le contact entre les têtes des pistons et le plateau incliné est habituellement réalisé en donnant aux dites têtes une forme soit hémisphérique, soit conique.Une titre hémisphérique n'offre qu'un contact ponctuel avec le plateau, et ce contact uniquement ponctuel a pour conséquence de limiter l'effort de contact et de nécessiter l'emploi d'aciers de grande dureté, On a déjà pensé à améliorer le contact entre pistons et plateau en réalisant des têtues de piston coniques qui, en théorie, devraient assurer un contact linéaire le long d'une génératrice de la surface conique de ces têtes. Toutefois, lawréalisation pratique d'un tel dispositif est extrêmement difficile. En effet, les tolérances d'inclinaison du plateau, les tolérances sur l'angle des tettes coniques, la flexion de l'arbre et celle des pistons qui sont soumis à des efforts importants ne permettent pas d'obtenir un véritable contact linéaire, et finalement le contact ainsi réalisé ntest guère meilleur qu'un contact ponctuels Ce contact ponctuel ou quasi-ponctuel réduit la capacité de transmission des efforts et limite par suite la section du piston et la pression de lthuileO Le but de la présente invention est de fournir des moyens permettant de remédier aux inconvénients des têtes de piston conventionnelles en réalisant un contact réellement linéaire entre les têtes des pistons et le plateau incliné. A cet effet, le perfectionnement selon l'invention consiste à prévoir, à l'extrémité de chaque corps de piston, une surface sphérique, dans laquelle est mise en place une tete de piston comportant une surface sphérique complemenqalre de la première et une partie en forme de cône venant en con net linéaire avec le plateau incliné, de telle matliere que la projection orthogonale du centre commun aux deux surfaces sphériques précitées, sur la ligne de contact de la partie conique avec le plateau, soit un point situé entre les extrémités du segment suivant lequel s'effectue le contact. Les deux surfaces sphériques complémentaires, embottées l'une dans l'autre, forment une articulation permettant aux têtes de piston de se positionner, à chaque instant, de telle façon que leurs parties coniques soient en contact linéaire avec le plateau incliné, et ceci quels que soient les défauts géométriques ou les contraintes mécaniques des différentes pièces, grâce à un effet d'auto-placageO Le contact linéaire étant ainsi réalisé effectivement, suivant une génératrice des parties coniques, on peut accroître la puissance de la machine tout en réalisant ses pièces avec des aciers moins élaborés Suivant une forme préférée d'exécution de l'invention, la projection orthogonale du centre commun aux deux surfaces sphériques, sur la ligne de contact de la partie conique avec le plateau, est un point situé sensiblement au milieu du segment suivant lequel s'effectue le contact. En d'autres termes, le plan médiateur de ce segment contient le centre des deux surfaces sphériques. Par cette disposition, les forces de contact sont parfaitement équilibrées puisque leur résultante passe par ce centre. Un autre avantage de cette disposition est le fait que, en cours de rotation de la machine, il y a roulement de la ligne de contact sur le plateau incliné ; il en résulte un frottement minimum en fonctionnement. Le même principe de fonctionnement peut être obtenu soit en réalisant en creux la surface sphérique prévue à l'extrémité du corps de piston, soit en réalisant en relief cette même surface sphérique. Dans le cas où le plateau possède une inclinaison constante, le demi-angle au sommet des parties en forme de c & e et l'angle d'inclinaison du plateau sont complémentaires. Dans le cas où le plateau possède une inclinaison réglable, le demi-angle au sommet des parties en forme de cône et l'angle moyen d'inclinaison du plateau sont complémentaires. Un autre avantage de l'invention est, en effet, de pouvoir s'appliquer aux machines à plateau d'inclinaison réglable, puisque les tettes de piston possèdent une liberté de mouvement suffisante pour que leurs parties coniques restent en contact linéaire avec le plateau malgré ses variations dtinclinaisonO Avantageusement, chaque tête de piston est liée au corps respectif par un élément de retenue disposé suivant l'axe dudit corps de piston. Cet élément de retenue est facultatif, son utilisation dépendant des conditions de montage des différentes pièces ; elle peut éviter un déboîtage éventuel de la tête par rapport au corps, et faciliter le montage de la machine. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexe représentant, à titre d'exemple non limitatif, une machine volumétrique munie du perfectionnement selon l'invention. Figure 1 est une vue d'ensemble en coupe d'une telle machine Figure 2 est une vue en coupe, et à échelle agrandie, d'une première forme d'exécution du piston selon l'invention ; Figure 3 est une vue en coupe, et à échelle agrandie, d'une seconde forme d'exécution du piston selon l'inventione De manière connue, la machine volumétrique,représentée de façon simplifiée à la figure 1, comprend, à l'intérieur d'un corps 1, un arbre 2 récepteur ou moteur lié en rotation à un barillet 3 dans lequel sont ménagés des cylindres 4 parallèles à l'arbre 2o La partie supérieure de la machine comporte un dispositif de distribution du fluide hydraulique à l'intérieur des cylindres 40 Dans chaque cylindre 4 est monté coulissant un piston 5 à déplacement alternatif comportant un corps 6 et une titre 7. Les tStes 7 des différents pistons 5 sont en appui sur un-plateau incliné 8, dont l'axe 9 fait un angle CL avec l'axe 10 de l'arbre 2. Selon l'invention, et comme montré plus particulièrement aux figures 2 et 3, la titre 7 de chaque piston 5 est séparée du corps 6. L'extrémité du corps 6 présente une surface sphérique 11, dont le centre O est situé sur l'axe 12 du corps 60 La tête 7 comporte une surface sphérique 13 ayant le même rayon que celle 11, et une partie 14 en forme de c8ne, dont le demi-angle au sommet est désigné par ss e Les deux surfaces sphériques Il et 13 sont complémentaires et viennent se placer ltune en contact avec- l'autre, de sorte que leurs centres sont confondus au point O. Dans la réalisation de la figure 2, la surface sphérique Il est en creux et celle 13 est en relief. A l'inverse, dans la réalisation des figures 1 et 3, la surface sphérique Il est en relief et celle 13 est en creux.On comprendra aisément que ces deux formes d'exécution sont tout à fait équivalentes, et que les particularités décrites ci-dessous s'appliquent indistinctement à l'une et à 11 autre. Dans la machine montée, la partie 14 en forme de cône vient en contact linéaire avec le plateau incliné 8, le contact ayant lieu suivant une ligne droite 15 qui est une génératrice du cne. Sous l'effet de la pression d'huile dans le cylindre 4, la tête se positionne d'elle-mme, par un effet d'auto-placage, de telle manière que ce contact linéaire soit assuré en permanence. Ce résultat est essentiellement obtenu par le fait que le plan médiateur 16 du segment AB suivant lequel s'effectue le contact contient le centre O des surfaces sphériques 11 et 13. Autrement dit, dans le plan de coupe des figures 2 et 3, la médiatrice du segment AB passe par 0 ou du moins à une faible distance, car un léger écart ne nuit pas au bon fonctionnement de l'ensemble0 On peut encore dire que la projection orthogonale M du point O sur la ligne 15 se situe à égale distance des points A et B. Dans le cas choisi comme exemple, le plateau 8 possède une inclinaison constante, et la position correcte des t8tes 7 est obtenue en donnant- au demi-angle au sommet ss des parties 14 en forme de cône une valeur complémentaire de l'angle d'inclinaison Qt du plateau 8 autrement dit on a la relation : d + ss = 900, Cette relation peut être encore vérifiée si le plateau a une inclinaison réglable, à condition de considérer que CK représente l'angle moyen d'inclinaison du plateau. Dans les exemples représentés, la tête 7 est retenue uniquement par le contact des deux surfaces sphériques Il et 13. Dans une réalisation différente, mais dont le principe de fonctionnement reste le même, la tette 7 peut être liée au corps 6 du piston 2 par un élément de retenue disposé suivant l'axe 12 du corps du piston. Cet élément de retenue assure la liaison entre la titre 7 et le corps 6 tout en permettant les mouvements de la tête. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce piston qui ont été décrites ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. -REVENDICATIONS n erfectionnement aux pistons des machines volumétriques à plateau incliné, du type de celles à pistons axiaux,avec axe rectiligneeont les têtes sont en appui sur un plateau incline et dont les corps sont montes coulissants dans un barillet assurant la transmission du mouvement avec un arbre récepteur ou moteur parallèle aux pistons,lesquels présentent, à l'extré- mité de leur corps, une surface sphérique contre laquelle est mise en place la tête de piston qui comporte une surface sphérique complémentaire de la première,caractérisé en ce que ladite tête de piston présente en outre une surface conique tournée en direction du plateau incliné et venant en contact linéaire avec ledit plateau de telle manière que -la projection orthogonale du centre commun aux deux surfaces sphériques précitées,sur la ligne de contact de la partie conique avec le plateau,soit un point situé entre les extrémités du segment suivant lequel s'effectue le contact. 2.- Piston de machine volumétrique selon la revendication 1,caractérisé en ce que la projection orthogonale du centre commun aux deux surfaces sphériques, sur la ligne de contact de la partie conique avec le plateau, est un point situé sensiblement au milieu du segment suivant lequel s'effectue le contact. 3.- Piston de machine volumétrique selon la revendication I ou 2,caractérisé en ce que, dans le cas où le plateau possède une inclinaison règlable, le demi-angle au sommet de la partie en forme de cône et l'angle moyen d'inclinaison du plateau sont complémentaires.