Brevet FR2317521A1 — publié le 19770204

La présente invention concerne des machines à fluide et s'applique plus particulièrement, bien que de façon non exclusive, à des machines hydrauliques. Il serait/ dans certains cas, souhaitable d'utiliser des machines à fluide de très grande capacité. Pour atteindre ce but, la machine devrait avoir des composants de dimension excessives et que l'on ne saurait fabriquer économiquement. Dans les gros moteurs hydrauliques actuels, le rotor comprend des alésages radiaux, environ dix. Des pistons coulissent dans ces alésages et sont repoussés vers 1' extérieur par un fluide hydraulique qui est amené au rotor, soit par un distributeur circulaire sur lequel tourne le rotor, soit par un distributeur facial gui coopère avec un côté du rotor. Les pistons coopèrent avec la partie médiane d'une crosse sur chaque extrémité de laquelle sont montés des roulements ou des galets. La pression hydraulique applique les galets, sur un chemin de came à plusieurs lobes de sorte que, lorsque les pistons sont repous sés vers l'extérieur, la réaction des galets sur les chemins de came fait tourner le rotor.Les pistons sont isolés du fluide sous pression à l'extrémité de leur course et la came repousse alors les pistons vers l'intérieur, expulsant ainsi le fluide. Ceci constitue une réalisation connue dans la technique des machines hydrauliques. Les machines actuellement en service ont un déplacement de fluide pouvant atteindre 61 litres par tour. De telles machines sont produites en tant que moteurs hydrauliques standard; une fois la machine dessinée, on peut produire de nombreuses machines identiques sur une période donnée, à moins qu'on n introduise une nouvelle caractéristique ou une amélioration. Les moteurs hydrauliques actuels ont un rotor monobloc dans lequel sont montés plusieurs pistons alternatifs, des passages étant ménagés dans le rotor pour conduire le fluide à chaque ensemble de piston En se déplaçant par rapport à un distributeur circulaire ou facial, le rotor assure généralement les séquences d'admission du fluide à ces pistons, ou de refoulement du fluide de ceux-ci. De façon générale, il ne serait pas économique de faire varier les dimensions et les composants d'un moteur hydraulique pour satisfaire des spécifications particulie- res.Le brevet britannique nO 933 732 et la demande de brevet britannique en instance nO 1 485/75 décrivent des exemples de telles machines. Pour satisfaire des exigences d'entrainement particulières, on doit atteindre une certaine souplesse dans la conception générale de l'entraînement en-sélectionnant le moteur approprié pour donner le couple recherché, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un réducteur. Lorsque le couple recherché est supérieur au couple maximal que l'on peut obtenir d'un entraine- ment direct, on emploie un moteur hydraulique équipé d'un mécanisme réducteur. Un but de la présente invention est de fournir des moyens permettant d'obtenir économiquement des machines hydrauliques de grande capacité. Un autre but est de procurer une machine hydraulique dans laquelle on a eliminé, ou tout au moins diminué, la nécessité de monter un mécanisme réducteur. La présente invention procure ainsi un module de transmission de forces pour effectuer un déplacement relatif entre un premier élément sur lequel le module peut être fixé et un deu xième élément qui comprend au moins un chemin de came, ce module comportant un corps, un dispositif à cylindre et piston comportant un élément de commande mobile, des moyens de portée agencés pour prendre appui sur le chemin de came, ces moyens de portée étant actionnés par lèlément- mobile du dispositif à cylindre et piston, et des moyens d'entrée et de sortie de fluide dans le corps communiquant avec le dispositif à cylindre et piston. Selon un autre aspect de l'invention, cette dernière procure une machine fonctionnant avec u fluide sous pression, cette machine étant une pompe ou un moteur comportant un premier é1é- ment sur lequel, et au voisinage de Sa périphérie, sont montés au moins trois modules tels que décrits au paragraphe précédent, un deuxième élément ayant au moins un chemin de came contre lequel sont appliqués les moyens de portée de chaque module de sorte que, lorsque les modules sont soumis à une pression, il se produit une réaction qui provoque un déplacement relatif entre le premier et le deuxième élément1 et des moyens d'alimentation en fluide raccordés à chaque module pour envoyer au fluide sous pression à chaque module et pour l'en retirer. De préférence, on prévoit dans le corps un distributeur pour permettre de commander l'envoi du fluide sous pression au dispositif à cylindre et piston, et son retrait. On va maintenant décrire une réalisation de l'invention, à titre d'exemple seulement, en se reportant au dessin joint, dont la figure unique représente, en coupe verticale, un module selon l'invention. Une unité ou module de transmission de forces comprend un corps 1 ayant une série de pattes monobloc 2, percées de trous pour boulons, au moyen desquellas on peut fixer le corps sur une plaque de base Â d'un rotor tournant. Un cylindre 3 est formé dans le corps I et un élément de commande mobile, sous forme d'un piston 4 à rappel par ressort, coulisse à l'intérieur du cylindre. X son extrémité supérieure, le piston porte une crosse 5 équipée de deux galets espacés 6. Les spécialistes de cette technique comprendront aisément que, dans une variante, le piston peut être fixe et le cylindre mobile, le cylindre constituant alors l'élément de commande mobile. Un conduit de fluide sous pression 7 débouche dans la base du cylindre 3 et fait communiquer l'intérieur du cylindre 3 et un alésage 8 disposé dans le corps 1 perpendiculaire à l'axe du cylindre, un tiroir 9 coulissant dans cet alésage. la position du tiroir 9 dans son alésage 8 détermine si le conduit 7 est en communication avec une admission de fluide sous pression Il ou avec une évacuation de fluide sous pression 10. Une extrémité du tiroir 9 est en contact avec un ressort 12 et l'autre extrémité du tiroir porte un galet 13 qui coopère, en tant que suiveur de came, avec une surface de came inclinée 14, en étant élastiquement repoussée contre elle par le ressort 12. La came 14 est portée par une tige 15 parallèle à l'axe du cylindre 3. L!extrémité supérieure de la tige 15 est reliée, par une fente- 16, à un levier 17 dont une extrémité est articulée en 18 sur la partie supérieure du corps 1. L'extrémité du levier 17 opposée au pivot 18 porte un galet 19 qui tourne librement. Le galet 19, le levier 17, la tige 15 et la came 14 forment ensemble une sonde rappelée élastiquement vers l'extérieur du corps du module sous l'action d'un ressort 20 monté entre une surface dans le corps et un collier 21 fixé sur la tige 15. La distance S entre l'axe commun des galets 6 de la crosse et l'axe du galet 19 est importante comme il sera expliqué ciaprès. Lorsqu'on utilise les modules décrits ci-dessus, on en monte au moins trois, au moyen des pattes 2, au voisinage de la périphérie de la plaque de rotor circulaire d; ces modules sont disposés pour coopérer avec un chemin de came annulaire fixe B présentant des lobes, comme c'est courant dans les moteurs hydrauliques actuels. On raccorde alors l'admission Il et l'évacuation 10 à un ou plusieurs tuyaux hydrauliques (non représentés).Les galets de crosse 6 et le galet 19 sur le levier 17 sont disposés pour être en contact avec la surface - du chemin de came B. la distance S entre l'axe des galets 6 et celui du galet q est choisie pour que, lorsqu'ils se déplacent le long du chemin de came, ils soient déphasés de 900 l'un par rapport à l'autre à l'intérieur d'un cycle de puissance, la distance S étant égale à un quart de la longueur d'un cycle de la courbe du chemin de came. Pour permettre à l'ensemble de fonctionner en tant que moteur hydraulioue et en supposant qu'au début le piston d'un module soit à ml-course, le tiroir 9 est repoussé vers la gauche, comme le montre la figure, pour permettre au fluide sous pression de pénétrer dans le cylindre 3 en provenance de l'admission 11. Dans cette position, le galet 19 sur le levier 17 est également en contact avec le chemin de-came B mais il est déphasé de 900, de sorte que, comme on le voit sur la figure, la came 14 peut se déplacer vers le haute Lorsque le rotor tourne par rapport au chemin de came B à partir de cette position, le galet 19 roule sur le chemin et enfonce la came 14, ce qui déplace le tiroir 9 vers la droite. Lorsque le piston 4 est complet meng déplacé, le tiroir 9 a coupé l'arrivée du fluide sous pression dans le cylindre 3 en provenance de l'admission 11. Le rotor continuant à tourner, le piston est repoussé radialement vers l'intérieur et, en même temps, le tiroir 9 continue à se déplacer vers la droite, ce qui permet au fluide de passer du cylindre3 dans ltéva- cuation 10, Lorsque le piston est complètement rentré, le galet 19 a amené le tiroir 9 dans sa position médiane, ce qui isole le conduit 7 de l'évacuation 10.- Le rotor, continuant à tourner, commence un nouveau cycle de puissance. On notera que, bien que le modale décrit comporte un distributeur pour faciliter la commande de l'arrivée du fluide sous pression au cylindre et de son évacuation, il n'est pas nécessaire que le distributeur soit incorporé dans le module, et il peut se trouver en un endroit différent. Dans ce cas, le distributeur peut être actionné par un dispositif de synchroni sation séparé, en séquence avec le chemin de came principal. De cette façon, et en fonction du nombre de lobes dans le chemin de came et de la disposition des modules, on peut s'arranger pour qu'un seul distributeur alimente en fluide sous pression un certain nombre de modules si tous accomplissent leurs cycles simultanément en phase. On peut également noter qu'on peut procurer des machines hydrauliques de capacité variable à volonté, simplement en incor porant un nombre approprié de modules hydrauliques0 Bien que, dans la réalisation décrite ci-dessus, les modu les soient montés sur une plaque de base tournante qui tourne par rapport au chemin de came, l'invention peut s'appliquer à une plaque de base et ses modules associés fixes, tandis que le chemin de came à lobes tourne par rapport à la plaque. L.e chemin de came peut être disposé radialement à l'intérieur ou à l'exté- rieur des nodules. En variante, les modules peuvent être montés sur une base de façon à être disposés en ligne et non en faisant des angles l'un par rapport à l'autre.Dans ce cas, les modules coopèrent avec un chemin de came à lobes rectiligne de façQn que, soit les modules, soit le chemin de came, se déplacent linéairement l'un par rapport à l'autre. Une différence majeure entre les moteurs hydrauliques ac tuels et une machine hydraulique comportant des modules selon la présente invention est qu'un moteur comporte habituellement des conduits faisant partie d'une seule pièce du rotor ou du distributeur, tandis que, dans une machine utilisant des modu les selon la présente invention, chaque module exige sa tuyaute rie individuelle, car les modules sont des unités individuelles et peuvent être montés dans la position la plus appropriée à chaque cas. On peut noter qu'on peut développer des couples très im portants à partir d'un fluide sous pression, si de nombreux modules coopèrent avec un grand chemin de came, lequel, par ses dimensions, peut comporter de nombreux lobes. Un module est petit par comparaison, par exemple, avec un moteur hydraulique; on peut donc le fabriquer aisément avec des machines-outils classiques de moyenne puissance. On peut, en conséquence, les fabriquer en grande série, et on peut les monter sur des machines de dimensions et de puissances très va riées. On peut fabriquer des chemins de came dans une plage de dimensions standard et il existe un nombre optimal de lobes pour chaque diamètre de chemin de came, en fonction dé la oour- se du piston du module utilisé. Une machine hydraulique équipée de modules selon l'inven- tion peut produire des couples très supérieurs à ceux des moteurs hydrauliques actuels On peut également se passer de mécanisme réducteur, si on le désire. On peut produire facilement et économiquement la machine utilisant des modules selon l'invention, dont le couple de sortie correspond exactement à des spécifications particulières0 Il suffit en effet d'utiliser le nombre voulu de modules standard, lesquels sont aisément fabriqués et montés sur la machine. La machine est souvent partie intégrante de l'installation complète. Dans le GDS d'un treuil, par exemple, la joute du tambour peut être le carter latéral de la machine et porter directement le chemin de came0 En outre, le diamètre extérieur du chemin de came peut servir de voie de freinage. RVENDI OÂTIONS =========================== 1.- Nodule de transmission de forces pour effectuer un déplacement relatif entre un premier élément sur lequel le module peut être fixé et un deuxième élément qui comprend au moins un chemin de came, caractérisé par le fait qu'il comporte un corps, un dispositif à cylindre et piston comportant un élément de commande mobile, des moyens de portée agencée pour prendre appui sur le chemin de came, ces moyens de portée étant actionnés par l'élément mobile du dispositif à cylindre et piston, et des moyens d'entrée et de sortie de fluide dans le corps communiquant avec le dispositif a' cylindre et piston. 2.- Module selon la revendication 1, dans lequel sont prévus des moyens de commande de fluide pour commander l'envoi de fluide sous pression au dispositif à cylindre et piston, et son évacuation. 3.- Module selon la revendication 2, dans lequel les moyens de commande du fluide comportent une sonde coopérant avec un chemin de came sortant du corps à un endroit espacé des moyens de portée, grâce à quoi la sonde peut coopérer avec le chemin de came en déphasage avec les moyens de portée à l'intérieur d'un cycle de puissance du chemin. de came. 4.- Module selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le corps porte des moyens pour fixer de façon amovible le module sur le premier élément. 5.- Nodule selon la revendication 4, dans lequel ces moyens de fixation sont formés d'une série de pattes alésées d'une seule pièce dans le corps du module. 6.- Nodule selon l'une des revendications 3 à 5, dans lequel la sonde commande l'arrivée du fluide au dispositif à cylindre et piston par l'intermédiaire d'un distributeur de fluide. 7.- Nodule selon la revendication 6, dans lequel le distributeur de fluide est un tiroir logé dans un alésage ménagé dans le corps du module et en liaison fonctionnelle avec la sonde, grace à quoi le déplacement de la sonde par rapport au corps du module lors du mouvement relatif entre le premier et le deuxième élément provoque un déplacement du tiroir. 8.- Module selon la revendication 7, dans lequel la sonde comporte une tige s'étendant dans le corps du module,pratique ment perpendiculairement au tiroir, l'extrémité intérieure de la tige de la sonde voisine du tiroir présentant une surface de came, et l'extrémité adjacente du tiroir étant munie dlun valet maintenu élastiquement en contact avec la surface de cane de a tige. 9.- Nodule selon la revendication 6, dans lequel l1extrémi- té extérieure de la tige coopère avec un levier, dont une extrémité est articulée sur le corps du module et dont l'autre extrémité porte Ull galet maintenu élastiquement en contact avec le chemin de came du deuxième élément. 10.- Machine fonctionnant avec un fluide sous pression, cette machine étant une pompe ou un moteur, caractérisée par le fait qu'elle comporte un premier élément sur lequel, et au voisinage de sa périphérie, sont montés au moins trois modules, selon l'une des revendications 1 à 9, un deuxième élément ayant au moins un chemin de came contre lequel sont appliqués les moyens de portée de chaque module de sorte que, lorsque les modules sont soumis à une pression il se produit une réaction qui provioque un déplacement relatif entre le premier et le deuxième élément , et des moyens d'alimentation en fluide raccordés à chaque module pour envoyer du fluide sous pression à chaque module et pour l'en retirer, 11.- Machine selon la revendication 10, dans laquelle le premier élément est un rotor comportant une plaque tournante sur laquelle sont montés au moins trois :ules et le second élément est un chemin de came annulaire fixe pourvu de lobes, disposé radialement autour du rotor. 12.- Machine selon la revendication 10, dans lanuelle le premier élément est une plaque fixe sur laquelle sont montés, clrconférentiellement espacés, au moins trois modules et le deuxième élément est un chemin de came annulaire tournant, pour- vu de lobes, disposé radialement autour du premier élément. 13.- Machine selon la revendication 10, dans laquelle le premier élément est une plaque sur laquelle au moins trois modules sont alignés et le deuxième élément est un chemin de came rectiligne pourvu de lobes0